Immaginiamo di osservare un enorme buco nero che stia crescendo a ritmo impressionante e che lanci nello spazio un fascio impressionante di raggi X (in altre parole, un quasar). Immaginiamo che questo getto altamente energetico attraversi un vero e proprio “muro” di galassie. Ad esempio il “Muro dello Scultore”(Sculptor Wall) contenente migliaia di galassie distribuite su uno spazio di decine di milioni di anni luce. Immaginiamo ancora di osservare lo spettro dei raggi X che provengono dal Quasar. E immaginiamo, infine, che questo spettro mostri chiaramente che “qualcosa” di estremamente rarefatto, ma reale, abbia assorbito parte della sua luminosità e che questo “qualcosa” siano atomi di ossigeno distribuiti lungo tutto il muro di galassie. Bene, se ciò fosse vero avremmo osservato in modo indiretto la cosiddetta “massa mancante” dell’Universo!
Attenzione, però! Stiamo parlando di materia mancante, non di materia oscura. La materia mancante è formata da barioni, ossia da particelle come i protoni e i neutroni che si trovano sia sulla Terra che nelle stelle e nel gas interstellare. Perché, allora, la si chiama “mancante”? Facile spiegarlo. Osservando la distribuzione di materia esistente nell’Universo più vicino, se ne trova soltanto la metà di quella che si osserva a distanze estremamente più grandi, ossia quando l’Universo era nato da poco. Dov’è finita questa materia? Le osservazioni di Chandra e XMM ce lo hanno confermato: esiste ancora, ma è distribuita in tenui e giganteschi veli di gas che avvolgono gli ammassi galattici. Invisibile otticamente, si è fatta viva per il disturbo arrecato ai raggi X che l’hanno attraversata.
La Figura 1 ci mostra la situazione in modo artistico ma efficace. I raggi X del Quasar, per giungere fino a noi, devono attraversare la nube rarefatta di gas caldo che li assorbe parzialmente.
Figura 1. Lo “Sculptor Wall” con le sue migliaia di galassie viene attraversato dal fascio X proveniente dal $Quasar$ molto più lontano. Il gas diffuso e rarefatto che avvolge il “muro” assorbe parzialmente i raggi X e rivela la presenza di materia non visibile, ma reale: la materia mancante – ingrandisci
La Fig. 2 ci mostra invece lo spettro del fascio X, dove si notano benissimo le cadute di intensità dovute agli atomi di ossigeno che compongono la nube.
Figura 2. I punti gialli sono le osservazioni Chandra e XMM. La linea rossa la ricostruzione del profilo.
La temperatura di questo gas, che dovrebbe formare circa la metà della materia barionica esistente, si aggira sul milione di gradi ed è il residuo del materiale che ha formato le galassie, arricchitosi nel tempo con elementi dispersi queste ultime. Esso è estremamente rarefatto: la sua densità è dell’ordine di sei protoni per metro cubo. Per fare un esempio, il gas interstellare più tenue esistente nella nostra galassia ha una densità di un milione di atomi di idrogeno per metro cubo!
@Enzo
Ma questo vuol dire che la materia oscura potrebbe non esiste perchè i suoi effetti gravitazionali(dai quali ne è nato il concetto) possono essere spiegati con modelli di questo tipo?
Caro Enzo allora una parte della massa mancante è data da cio? La materia oscura forse è meno necessaria, meno importante anche se non totalmente assente come dice vito.
Come già dicevo le scoperte di questo inizio secolo non finiscono mai e ci riserveranno sorprese inimmaginabili.
in parole molto povere gli effetti che hanno fatto ipotizzare l’esistenza della materia oscura, in realtà, potrebbero essere dati da questi gas?
Direi che meglio andarci coi piedi di piombo, non possiamo sperare di eliminare la necessità di materia oscura ricorrendo a questi gas rarefatti…
per esempio, qua la “massa mancante inaspettatamente scoperta” sarebbe gas intergalattico, che non puo’ spiegare le incongruenze delle velocità di rotazione delle stelle nelle galassie. Quindi ad occhio direi che ancora non possiamo fare a meno della materia oscura per far tornare i conti… però effettivamente forse si potrebbero rivedere le percentuali stimate di materia barionica contro materia oscura.
domanda, questi gas rarefatti sono classificabili come MACHO’s vero? praticamente materia barionica scarsamente visibile, dico bene?
Già, credo anch’io come Zilesio che la materia oscura sia ben altra cosa…introdotta (e se non ricordo male pure osservata) soprattutto a causa delle incongruenze nelle velocità di rotazione delle stelle di una stessa galassia poste a diverse distanze dal centro di essa…la materia mancante di cui si parla qui è proprio una quantità di materia che manca nel bilancio globale della quantità di materia ordinaria che “dovrebbe” essere contenuta nell’intero universo…aspettiamo delucidazioni da Enzo.
Bell’articolo comunque!
@tutti,
dicono bene Lampo e Zilesio. Questa materia mancante manca solo perchè sappiamo che deve esserci, ma non l’abbiamo più vista in tempi recenti. Ma è sempre barionica e quindi non sposta di una virgola la materia oscura e la sua supposta abbondanza nell’Universo.
Ciao a tutti, scusate la mia ignoranza, ma non riesco assolutamente a spiegarmi una cosa: com’è possibile che un gas così rarefatto possa avere un temperatura di circa un milione di gradi??? 😯
La temperatura non dovrebbe dipendere dalla densità?
Grazie per le vostre risposte… buon weekend a tutti!
@Giuseppe,
la temperatura del gas intergalattico è un residuo delle sue origini al momento della nascita dell’Universo. Non è facile raffreddarlo… Materia fredda deve ovviamente essere riscaldata anche attraverso la densità, ma questa è materia nata calda… Magari ne parleremo più in dettaglio. la tua domanda è comunque molto acuta… 😉
@Enzo,
ti ringrazio molto per il tentativo, ma non ci ho capito niente!
Non t’offendere, sono io che non ho le basi… però mi piacciono troppo i vostri articoli!!!
Secondo te c’è qualche buon libro in particolare che può essere utile a chi come me è appassionato ma non esperto di astronomia?
@Giuseppe,
ne parlerò ancora in un articolo che sta per uscire… Devi tener conto anche di un’altra cosa fondamentale: se noi mettessimo un termometro in una nube intergalattica la temperatura misurata sarebbe estremamente bassa. Anche quando la materia è estremamente rarefatta si definisce comunque la temperatura come l’agitazione degli atomi che ne fanno parte. E’ quindi una misura “cinematica”, ossia legata al movimento delle particelle. Questa corrisponde alla “nostra” temperatura solo se il sistema fosse in equilibrio termodinamico. Ma questo non è ovviamente vero e quindi ecco che abbiamo valori altissimi anche se in realtà un termometro misurerebbe valori prossimi allo zero assoluto… In altre parole la temperatura è più alta quanto più si muovono gli atomi gli uni rispetto agli altri. ecco perchè nelle supernove, dove vi è estrema turbolenza, le temperature sono elevatissime… OK? 😉
@Enzo
Si, ora penso di aver capito cosa intendi dire…
E’ davvero affascinante, grazie mille per la spiegazione!!!
Giuseppe forse è meglio che ci mettiamo d’accordo siamo in due
come facciamo a distinguerci?
dato che c’è un omonimo io mi firmo peppe d’ora in poi
Semplice… io ho la G maiuscola!
Credo che il prossimo articolo s’intitolerà: Osservato il “giuseppe mancante”…
😯