Il mistero della materia “mancante”. Si nasconde nel gas rarefatto tra le galassie, la prima localizzazione

Non stiamo parlando di materia oscura. Dell’universo, anche una vasta parte della materia ordinaria non ci è dato conoscere, gli astrofisici ne designano l’esistenza sotto il nome di “materia mancante”.

Dallo studio delle galassie era infatti emerso che alcune contenevano solo un terzo della materia che ci si sarebbe aspettato. La stessa Via Lattea contiene la metà della materia attesa. Dov’è finito il resto?

Localizzata la materia mancante

Per la prima volta è stata localizzata la materia visibile ‘mancante’ dell’universo, ipotizzata da tempo ma raramente rilevata: è così sfuggente perché si nasconde nel gas rarefatto tra le galassie, come dimostra la prima misurazione dettagliata della distribuzione della materia ordinaria nella rete cosmica, realizzata usando come torce i lampi radio veloci (Frb).

Il risultato è pubblicato sulla rivista Nature Astronomy da un team di ricercatori del Caltech e del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA).

Da decenni è noto che all’appello manca almeno metà della materia ordinaria (o barionica) dell’universo, composta principalmente da protoni. In precedenza, gli astronomi avevano utilizzato l’emissione di raggi X e le osservazioni nell’ultravioletto di quasar distanti per trovare indizi di grandi quantità di questa massa mancante sotto forma di gas caldo e sottilissimo tra le galassie.

Proprio perché questa materia esiste come gas caldo e a bassa densità, sfugge in gran parte alla maggior parte dei telescopi, permettendo agli scienziati di stimarne ma non confermarne la quantità o la posizione.

Tutto è cambiato con gli Frb, brevi e luminosi segnali radio provenienti da galassie lontane che solo di recente hanno dimostrato di poter misurare la materia barionica nell’universo.

Il 76% della materia barionica dell’universo si trova nello spazio tra le galassie

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno analizzato 60 Frb, che vanno da circa 11,74 milioni di anni luce di distanza (FRB20200120E nella galassia M81) a circa 9,1 miliardi di anni luce di distanza (FRB 20230521B, il lampo radio veloce più distante mai registrato). Questo ha permesso di localizzare la materia mancante nello spazio tra le galassie.

“Gli Frb agiscono come torce cosmiche”, afferma Liam Connor, astronomo del CfA. “Brillano attraverso la nebbia del mezzo intergalattico e, misurando con precisione il rallentamento della luce, permettono di pesare quella nebbia, anche quando è troppo debole per essere vista”.

I risultati indicano che circa il 76% della materia barionica dell’universo si trova nello spazio tra le galassie, circa il 15% risiede negli aloni galattici, mentre una piccola frazione è nascosta nelle stelle o nel freddo gas galattico. Questa distribuzione è in linea con quanto previsto dalle simulazioni cosmologiche avanzate, ma finora non era mai stata confermata direttamente.