Una galassia isolata da miliardi di anni con troppa materia oscura

Dai dati rilevati dall’osservatorio a raggi X della NASA Chandra, sembrerebbe esserci una galassia che nel suo cuore racchiude una quantità di materia oscura maggiore di quanto previsto. Si tratta di una galassia ellittica, conosciuta come Markarian 1216 (Mrk 1216) ed è rimasta isolata per miliardi di anni. Non mescolandosi o scontrandosi con nessun altra galassia infatti, ha conservato pressoché inalterato il suo primitivo aspetto, mostrandosi oggi come era circa dieci miliardi di anni fa.

Il suo cuore ospita un buco nero supermassiccio con massa 4 miliardi di volte quella solare e sembrerebbe essere molto più denso di materia oscura rispetto alle altre galassie dello stesso tipo. Mrk 1216 si trova a circa 300 milioni di anni luce dalla Terra ed appartiene ad una famiglia di galassie con popolazioni di stelle nel loro centro più addensate rispetto a gran parte delle altre galassie.

L’evoluzione dei noccioli rossi

Per giungere a questa ipotesi, i due astronomi della University of California Irvine, David Buote ed Aaron Barth, hanno esaminato la temperatura dei gas e la luminosità di Mrk 1216, a diverse distanze partendo dal suo centro. Tramite questa analisi hanno evidenziato una maggiore densitò di gas caldo nel nucleo della galassia.

I ricercatori hanno proposto un modello di evoluzione di questa galassia secondo cui, circa 3 o 4 miliardi di anni dopo il Big Bang, un alone di materia oscura sarebbe venuto a formarsi attorno alle stelle della zona centrale di Mrk 1216. Questo nucleo, che appare come un nocciolo rosso intenso, è caratteristico di questo tipo di galassie al punto da classificarle. Secondo gli astronomi infatti, galassie come Mrk 1216 sono le discendenti di antiche galassie conosciute come noccioli rossi (red nuggets in inglese), delle galassie rosse e compatte nate circa 1 miliardo di anni fa. Questo tipo di galassie ellittiche, nate da noccioli rossi, sono molto frequenti e ne sono state osservate molte altre.

La galassia antica ed il suo buco nero

Ma che cos’ha quindi di speciale Mrk 1216? A differenza delle altre galassie dello stesso tipo che hanno continuato a crescere ed espandersi, assumendo grandi dimensioni dopo aver inghiottito altre galassie più piccole, Mrk 1216 è rimasta isolata e lontana da altre galassie. Nessuno scontro, nessuna fusione ed è così che la sua crescita si è arrestata circa 10 miliardi di anni fa, regalandoci l’immagine di ciò che era una galassia ellittica rossa in quell’era.

Nelle loro osservazioni i ricercatori hanno rivolto il loro sguardo anche al buco nero supermassiccio al centro di Mrk 1216. Si pensava infatti che fosse un buco nero di dimensioni troppo grandi per una galassia di questa grandezza, ma le ultime osservazioni hanno stimato la sua massa attorno ai 4 miliardi di soli, più in linea quindi con le dimensioni della galassia.

Indagando sul buco nero supermassiccio di Mrk 1216, i ricercatori ne hanno anche individuato le tracce di cavità di gas caldo, analoghe a quelle osservate ad esempio in galassie massicce ed ammassi di galassie come Perseo. Queste cavità sarebbero una prova dell’attività del buco nero di Mrk 1216. Per avere però la certezza della sua attività saranno necessarie ancora molte altre osservazioni.

Un’abbondanza di materia oscura per Mrk 1216

Un’altro aspetto che rende straordinaria l’osservazione di questa galassia è, come abbiamo detto, la straordinaria quantità di materia oscura osservata attorno al suo nucleo. La massa della materia oscura di Mrk 1216 è stata calcolata utilizzando due modelli diversi: quello standard basato sulle teorie newtoniane e la teoria alternativa conosciuta come dinamica newtoniana modificata (MoND – Modified Newtonian Dynamics). La teoria MoND fu proposta dal fisico israeliano Mordehai Milgrom in una serie di tre articoli nel 1983 e sviluppata per eliminare il bisogno di considerare materia oscura nelle galassie. Secondo entrambi i modelli, Mrk 1216 conterrebbe una quantità straordinaria di materia oscura.