🌐 Una finestra sull’universo oscuro, popolato da “fantasmi”

Un alone di materia oscura senza stelle, a 14 milioni di anni luce dalla Terra, nel buio cosmico vicino alla galassia Messier 94: è la prima galassia “fantasma” mai confermata, battezzata Cloud-9. Questa scoperta rivoluziona la nostra comprensione della formazione delle galassie e della struttura dell’universo.

La prima “galassia fantasma” scoperta dall’uomo

Per decenni, gli astronomi hanno teorizzato l’esistenza di strutture cosmiche prive di stelle ma composte di gas freddo e materia oscura. Ora, con il contributo seminale del telescopio spaziale Hubble e di potenti radiotelescopi sulla Terra, quella teoria è diventata realtà: un oggetto lontano – organismo cosmico o “altra forma di galassia” chiamato Cloud-9 – mostra un alone di idrogeno neutro ricco di materia oscura ma completamente privo di stelle.

Situato a circa 14 milioni di anni-luce dalla Terra, nelle vicinanze della galassia a spirale Messier 94, Cloud-9 non emette luce visibile: i suoi contorni sono delineati solo dai segnali radio dell’idrogeno e dalla mappatura della sua massa oscura, rilevata tramite strumenti come il Very Large Array. Osservazioni successive con Hubble non hanno rivelato alcun astro o fonte luminosa all’interno di questa nube, confermando definitivamente che si tratta di un oggetto cosmico privo di stelle.

Quello che rende Cloud-9 un caso unico è il fatto che rappresenta una classe di oggetti finora confinata alle teorie cosmologiche: i RELHIC (Reionization-Limited H I Clouds). Secondo il modello cosmologico attuale, l’universo è dominato da una componente chiamata materia oscura, una forma invisibile di massa che non emette né assorbe luce ma che esercita una forte attrazione gravitazionale. 

I RELHIC sono aloni di materia oscura che, pur avendo raccolto gas primordiale nel corso dell’evoluzione cosmica, non hanno mai raggiunto la densità critica necessaria per innescare la formazione di stelle. Senza stelle non possono brillare e così rimangono invisibili ai telescopi ottici tradizionali. Cloud-9 è il primo esemplare osservato di questa classe: un “mattone primordiale” dell’universo che non ha mai costruito una galassia luminosa.

Una scoperta che ribalta prospettive e modelli

La scoperta di Cloud-9 non è solo un record da Guinness scientifico; è un pezzo chiave nel puzzle della formazione delle galassie. La maggior parte delle ricerche astronomiche si concentra su oggetti che emettono luce – stelle e galassie – perché sono osservabili con strumenti tradizionali. Ma la maggior parte della massa dell’universo è costituita da materia oscura, invisibile e difficile da studiare direttamente.

Cloud-9 fornisce agli scienziati una “finestra” sul lato oscuro dell’universo: un laboratorio naturale per testare le teorie su come gli aloni di materia oscura crescono e, in alcuni casi, falliscono nel formare galassie. Secondo gli astronomi, oggetti analoghi a Cloud-9 potrebbero essere numerosi intorno a grandi galassie, ma eludere le osservazioni proprio perché non emettono luce stellare.

Gli strumenti dietro la scoperta

La prima rilevazione di Cloud-9 è avvenuta nel 2023 grazie al radiotelescopio FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) in Cina, il più grande radiotelescopio sferico al mondo. Questo strumento ha identificato un segnale compatto di idrogeno neutro, la cui presenza ha suggerito un oggetto non luminoso ma massiccio. Successive osservazioni con il Karl G. Jansky Very Large Array negli Stati Uniti hanno confermato la natura del segnale e la sua associazione con un oggetto vicino a Messier 94.

Infine, l’osservazione con il telescopio spaziale Hubble – equipaggiato con la sua avanzata Advanced Camera for Surveys – ha permesso di escludere la presenza di qualsiasi stella nell’oggetto. Questo è stato il passaggio cruciale per definire Cloud-9 come il primo RELHIC certamente identificato e non semplicemente una galassia estremamente debole.

Cloud-9 e il contesto cosmologico

Per comprendere l’importanza di questa scoperta, è utile guardare alla storia della ricerca delle galassie. Fin dagli anni ’30, con l’opera di Edwin Hubble, gli astronomi hanno cominciato a catalogare galassie in base alla luce emessa dalle stelle. Nel corso del XX secolo, la scoperta di galassie nane, di ammassi e di strutture cosmiche ha ampliato la nostra visione dell’universo. Tuttavia, queste scoperte facevano sempre riferimento alla luce stellare. Cloud-9 rappresenta un diverso modo di “vedere” l’universo: attraverso la radio, la fisica della materia oscura e la dinamica del gas freddo. 

Nel modello standard della cosmologia, noto come ΛCDM, esistono molte predizioni su come strutture di materia oscura si siano formate ed evolute dopo il Big Bang. Secondo queste previsioni, non tutti gli aloni di materia oscura avrebbero dovuto accumulare abbastanza gas per formare stelle. Cloud-9 appare proprio come uno di questi aloni “falliti”, un residuo fossile del primo miliardo di anni dell’universo che non è mai diventato una galassia stellare.

Perché non ha mai formato stelle

Cloud-9 contiene una quantità significativa di idrogeno neutro – circa un milione di volte la massa del Sole – ma non ha avviato la formazione stellare. Perché? Gli scienziati ritengono che la gravità dell’oggetto non sia stata sufficiente a comprimere il gas fino alle densità necessarie a innescare la fusione nucleare che genera stelle. In altre parole, l’oggetto è troppo massiccio per disperdere il gas, ma troppo debole per farlo collassare e accendere la formazione stellare.

Un universo popolato di “fantasmi”

La scoperta di Cloud-9 apre una nuova domanda: quanti oggetti simili esistono nella nostra galassia locale e oltre? Se molti aloni di materia oscura non riescono a formare stelle, allora l’universo potrebbe essere punteggiato di oggetti simili a Cloud-9. Individuarli richiede osservazioni radio ad alta sensibilità e strategie innovative, poiché la ricerca basata su luce ottica non può rilevare ciò che non emette luce. 

La ricerca di questi “oggetti fantasma” è al contempo affascinante e complessa, perché sfida gli strumenti e le metodologie tradizionali in astronomia e apre la porta a una nuova classe di oggetti cosmici ancora da esplorare.

Un nuovo capitolo nell’astronomia cosmica

La conferma di Cloud-9 come prima galassia “fantasma” rappresenta una pietra miliare per l’astrofisica moderna. Non è solo un oggetto curioso, ma un simbolo di come lo studio dell’universo stia evolvendo: non più limitato alle strutture luminose ma rivolto anche a quelle invisibili, che rivelano i segreti più profondi della materia oscura e della formazione delle galassie.