Il telescopio spaziale James Webb punta i suoi occhi su uno degli oggetti celesti più studiati per comprendere la materia oscura: l’Ammasso Proiettile. Situato nella costellazione della Carena, a 3,8 miliardi di anni luce dalla Terra, è il risultato della collisione avvenuta miliardi di anni fa tra due enormi ammassi di galassie. Le nuove osservazioni di Webb, condotte con la Near Infrared Camera (NIRCam), forniscono dettagli senza precedenti. Le immagini, altamente precise ed estremamente dettagliate di una porzione significativa dell’Ammasso Proiettile, hanno permesso ai ricercatori di perfezionare la mappa della massa dell’intero sistema, inclusa quella porzione invisibile nota come materia oscura, che non emette, riflette o assorbe luce.
Tutte le galassie sono composte da stelle, gas, polvere e materia oscura, legate insieme dalla gravità. L’Ammasso del Proiettile è formato da due enormi ammassi di galassie, anch’essi legati dalla forza gravitazionale che, a loro volta, agiscono come lenti gravitazionali: amplificano e distorcono la luce proveniente dalle galassie ancora più lontane, poste sullo sfondo. Queste distorsioni offrono un potente strumento per dedurre la distribuzione della massa invisibile presente nel sistema. Per comprendere l’effetto, si può immaginare uno stagno pieno d’acqua limpida con sassolini sul fondo. Senza vento, l’acqua è invisibile, ma quando si increspa, distorce la vista dei sassolini: l’acqua agisce quindi come una lente. Nello spazio, la materia oscura gioca il ruolo dell’acqua e i sassolini rappresentano le galassie di fondo. Le distorsioni osservate permettono di mappare ciò che normalmente resta nascosto.
Nello studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, il team ha analizzato migliaia di galassie per stimare con precisione la massa complessiva – visibile e invisibile – dei due ammassi in collisione. Significativa è stata la mappatura della luce intra-cluster, cioè la luce emessa da stelle non più legate a singole galassie, che si sono rivelate ottimi traccianti della distribuzione di materia oscura.
Le immagini di Webb sono state combinate con i dati dell’osservatorio a raggi X Chandra della Nasa. Il gas caldo è visibile in rosa, mentre la materia oscura, invisibile agli strumenti tradizionali, è stata mappata grazie alla lente gravitazionale ed è rappresentata in blu. L’analisi rivela una struttura allungata e asimmetrica nell’ammasso di sinistra, un possibile indizio di più collisioni successive avvenute nella storia del sistema. Uno dei risultati più significativi riguarda il comportamento della materia oscura durante la collisione: se questa interagisse con sé stessa, si osserverebbe uno scostamento tra la posizione delle galassie e quella della loro massa invisibile associata. Invece, le osservazioni indicano che la materia oscura interagisce solo gravitazionalmente, restringendo ulteriormente il campo delle ipotesi teoriche sulla sua natura.
Il sistema è talmente esteso che le immagini di Webb ne mostrano solo una parte. Nel prossimo futuro, i ricercatori avranno a disposizione immagini ancora più ampie nel vicino infrarosso, grazie al telescopio spaziale Nancy Grace Roman della Nasa, il cui lancio è previsto entro maggio 2027.
Fonte: Media INAF
