L'architettura invisibile dell'Universo emerge con una chiarezza senza precedenti grazie a una nuova mappatura della materia oscura realizzata attraverso le osservazioni del James Webb Space Telescope della NASA. Questo lavoro, frutto di una collaborazione internazionale guidata dall'Università di Durham nel Regno Unito, dal Jet Propulsion Laboratory della NASA e dall'École Polytechnique Fédérale di Losanna in Svizzera, offre la rappresentazione più dettagliata mai ottenuta di come questa componente invisibile del cosmo abbia plasmato la distribuzione della materia ordinaria, consentendo la formazione di galassie, stelle e pianeti. I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Astronomy, confermano con precisione superiore le teorie cosmologiche consolidate e svelano nuovi dettagli sul ruolo gravitazionale della materia oscura nella storia evolutiva dell'Universo.
La metodologia adottata dai ricercatori si basa sul fenomeno della lente gravitazionale: la massa della materia oscura deforma lo spazio circostante, incurvando di conseguenza la traiettoria della luce proveniente da galassie distanti. Osservando questa distorsione luminosa, gli astronomi riescono a inferire la distribuzione della materia invisibile. Il telescopio Webb ha scrutato per circa 255 ore una regione del cielo nella costellazione del Sestante, estesa circa 2,5 volte la dimensione della Luna piena vista dalla Terra, identificando quasi 800.000 galassie, molte delle quali osservate per la prima volta. Questa mappa contiene approssimativamente dieci volte più galassie rispetto alle precedenti rilevazioni terrestri della stessa area e il doppio di quelle individuate dal telescopio spaziale Hubble, fornendo una risoluzione doppiamente superiore rispetto a qualsiasi precedente mappatura della materia oscura.
La fisica cosmologica attuale suggerisce che, nelle prime fasi dell'Universo, sia la materia oscura che quella ordinaria fossero distribuite in modo relativamente uniforme nello spazio. Tuttavia, la materia oscura avrebbe cominciato ad aggregarsi per prima, creando pozzi gravitazionali che hanno successivamente attratto la materia ordinaria. Questo processo ha stabilito il modello fondamentale secondo cui le galassie sono distribuite oggi nel cosmo. Come spiega il dottor Gavin Leroy, co-autore principale dello studio presso l'Institute for Computational Cosmology dell'Università di Durham, la mappa rivela il ruolo invisibile ma essenziale della materia oscura, il vero architetto dell'Universo, che organizza gradualmente le strutture che osserviamo attraverso i nostri telescopi.
La corrispondenza spaziale tra le concentrazioni di materia oscura e quelle di materia ordinaria, evidenziata con straordinaria nitidezza dalle osservazioni di Webb, non rappresenta una coincidenza statistica ma riflette l'attrazione gravitazionale esercitata dalla prima sulla seconda nel corso di miliardi di anni. Il professor Richard Massey, co-autore della ricerca sempre presso l'Università di Durham, sottolinea un aspetto affascinante e controintuitivo: miliardi di particelle di materia oscura attraversano ogni secondo il corpo umano senza alcuna interazione fisica, eppure l'intera nube di materia oscura che circonda la Via Lattea possiede una gravità sufficiente a mantenere coesa la nostra galassia.
Un elemento tecnologico cruciale per questa ricerca è stato lo strumento Mid-Infrared Instrument (MIRI) di Webb, al cui sviluppo ha contribuito il Centre for Extragalactic Astronomy dell'Università di Durham. Progettato e gestito dal JPL fino al lancio, MIRI si dimostra particolarmente efficace nell'individuare galassie celate dietro dense nubi di polvere cosmica, migliorando le misurazioni di distanza per numerose galassie incluse nella mappa e permettendo quindi una ricostruzione tridimensionale più accurata della distribuzione della materia oscura.
Le implicazioni di questa mappatura si estendono ben oltre la pura cosmologia osservativa. Accelerando l'aggregazione della materia ordinaria, la materia oscura ha permesso la formazione di stelle e galassie in epoche cosmiche più precoci di quanto sarebbe altrimenti avvenuto. Questo anticipo temporale ha creato le condizioni necessarie affinché gli elementi pesanti – forgiati nei nuclei stellari e dispersi dalle esplosioni di supernova – potessero accumularsi in quantità sufficiente a formare pianeti rocciosi come la Terra. In altre parole, senza l'influenza gravitazionale precoce della materia oscura, gli elementi chimici necessari alla vita così come la conosciamo potrebbero non essersi mai formati all'interno della nostra galassia.
La ricerca è stata finanziata dalla NASA, dal Research Councils UK attraverso lo Science and Technology Facilities Council (STFC), dal Segretariato di Stato svizzero per l'educazione, la ricerca e l'innovazione (SERI), dal Central Laser Facility presso il Rutherford Appleton Laboratory dello STFC e dal Centre National d'Études Spatiales francese. Il team di ricerca prevede ora di espandere questo lavoro mappando la materia oscura su scala cosmica utilizzando il telescopio Euclid dell'Agenzia Spaziale Europea e il futuro Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA.
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