Per una volta, cercare qualcosa e non trovarlo si trasforma in una scoperta rivoluzionaria. È quello che è successo al ricercatore del dipartimento di Fisica dell’Università di Milano-Bicocca Alejandro Benitez-Llambay, che, in collaborazione con astronomi di Canada e Stati Uniti, ha osservato nel cuore del cosmo, a 14 milioni di anni luce dalla Terra, Cloud-9, un alone di materia oscura totalmente privo di stelle. Grazie a un’indagine che ha coinvolto i più potenti telescopi del mondo, Cloud-9 si è rivelato il primo candidato certo di RELHIC, un oggetto astrofisico previsto dal modello cosmologico ma mai osservato prima. La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista The Astrophysical Journal Letters (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae1584).
Il gruppo di ricerca internazionale ー composto anche da Gagandeep S. Anand e Rachael Beaton (Space Telescope Science Institute), Andrew J. Fox (Aura per Esa), Julio F. Navarro (Università di Victoria, Canada) ed Elena D’Onghia (Università di Wisconsin, Usa) ー ha sfruttato la potenza del telescopio spaziale Hubble, puntandolo su Cloud-9 per otto orbite (circa 13 ore complessive) e scrutando in profondità questa misteriosa nube di idrogeno, situata vicino alla galassia a spirale M94. «Con queste osservazioni abbiamo avuto la conferma che, nonostante la sua massa e la presenza di gas, Cloud-9 non è una galassia: in quest’area, estesa per oltre 1,4 kpc (4.500 anni luce), non brilla neppure una stella», spiega Alejandro Benitez-Llambay. È questo il tratto distintivo che lo rende il primo candidato certo per essere un RELHIC (Reionization-Limited H I Cloud). Si tratta di una tipologia di aloni di materia oscura che, pur essendo esteso per ben 1,4 kiloparsec e contenendo grandi quantità di idrogeno neutro (HI), rimane del tutto privo di stelle. Questi oggetti, previsti dal modello cosmologico chiamato ΛCDM (il quadro teorico che descrive l’evoluzione e la formazione delle strutture nell’universo), finora non erano mai stati osservati. Secondo il modello, questi aloni sarebbero abbastanza massicci da trattenere parte del loro gas ma non abbastanza da superare la pressione termica e innescare la formazione delle stelle. Si creerebbe così quella che viene soprannominata “galassia fallita” o “galassia fantasma”.
La ricerca di questi oggetti sfuggenti ha richiesto una nuova generazione di telescopi con sensibilità senza precedenti, in grado di rilevare la debole emissione radio dell’idrogeno neutro con una risoluzione spaziale relativamente buona. «La prima rilevazione di Cloud-9 è stata effettuata nel 2023 dal radiotelescopio FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) situato a Guizhou, in Cina», continua il ricercatore. «Con i suoi 500 metri di diametro, FAST è il più grande radiotelescopio sferico del mondo capace di sorvegliare vaste aree: è stato lui a intercettare il segnale radio proveniente da una compatta nube di idrogeno neutro». Dopo il rilevamento iniziale, l’oggetto è stato osservato da noi con il potente radiotelescopio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) situato nel New Mexico: composto da 27 antenne disposte a forma di “Y” su un diametro di 36 km, è capace di ottenere una qualità di immagine e una risoluzione di gran lunga superiori rispetto a un telescopio a parabola singola.
A confermare che Cloud-9 non è una galassia “normale”, ma un unicum cosmico che conferma la previsione teorica di un RELHIC, hanno contribuito adesso le osservazioni con il telescopio Hubble, descritte dal nuovo studio. «La mancata rilevazione di stelle all’interno di questa nube è un passo fondamentale per la validazione del modello ΛCDM, mostrando il confine tra aloni di materia oscura che diventano galassie e quelli che restano “falliti”, privi di luce. Ma le osservazioni con questo telescopio sono state una sfida logistica molto complessa, condizionata dalla meccanica orbitale del telescopio e dai requisiti di puntamento precisi per l’osservazione profonda», ha precisato il cosmologo di Milano-Bicocca. «Hubble sta inoltre operando in modalità ridotta a causa di vari malfunzionamenti dovuti alla sua lunga permanenza in orbita». Ora che si è aperta questa eccezionale finestra sui processi che governano la formazione delle galassie, Cloud-9 diventa un oggetto di inestimabile valore per studi futuri con osservazioni ottiche sempre più profonde.
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