Guarda, guarda, anche la materia più bruta sembra avere avere due facce! Non una o tre. Due. Ecco perché ogni cosa nell'iniverso ha almeno una struttura duale, diadica.
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Grazie ai dati del telescopio spaziale James Webb, un team guidato da Diana Scognamiglio della Nasa ha prodotto una mappa dell’universo invisibile con un livello di dettaglio senza precedenti, capace di mostrare con chiarezza il legame profondo tra la materia oscura e la materia ordinaria. Il risultato è stato pubblicato ieri su Nature Astronomy
Chiara Badia 27/01/2026
Un po’ come essere miopi, indossare gli occhiali, mettere a fuoco e vedere improvvisamente tutti i dettagli di un’immagine. Così è stato per gli astronomi che, per la prima volta, sono passati dal guardare una “mappa sfocata” della materia oscura a vederne addirittura la sua “struttura fine”. Uno studio pubblicato ieri su Nature Astronomy e basato sui nuovi dati del telescopio spaziale James Webb (Jwst) della Nasa ha, infatti, fornito nuove informazioni sulla materia oscura con un livello di dettaglio senza precedenti, capace di mostrare con chiarezza il legame profondo tra la componente invisibile del cosmo e la materia ordinaria da cui nascono stelle, galassie e pianeti. Il risultato segna un punto di svolta: non solo vengono individuati gli ammassi più massicci di materia oscura, ma anche le strutture più deboli e sottili — filamenti e nodi minori — che costituiscono l’impalcatura nascosta dell’universo.
Utilizzando i dati del James Webb, gli astronomi hanno prodotto una fra le mappe più dettagliate mai realizzate fino ad oggi della materia oscura. Misurando il modo in cui la gravità della materia invisibile piega la luce delle galassie sullo sfondo, la mappa mostra come la materia oscura agisca come struttura nascosta su cui sono costruite le galassie. I contorni sovrapposti indicano le regioni con uguale densità di materia oscura, evidenziando dove questa materia invisibile, qui rappresentata in blu, è maggiormente concentrata. Crediti: Leroy/Cosmos-Webb Collaboration
La materia oscura rappresenta circa cinque sesti di tutta la materia cosmica ordinaria. Non emette, non riflette, non assorbe né blocca la luce e attraversa la materia ordinaria come un fantasma. L’unico modo in cui interagisce con il resto dell’universo è attraverso la gravità. Proprio questa natura elusiva ha reso finora difficile ricostruirne la distribuzione, soprattutto su scale intermedie e piccole. La nuova mappa – frutto di un’ampia collaborazione internazionale che include l’Università di Durham, il Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa e l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Epfl) – supera questo limite sfruttando la tecnica del weak gravitational lensing (della lente gravitazionale debole), osservando cioè come la massa totale, visibile e invisibile, curva lo spazio-tempo e deforma leggermente la luce proveniente da galassie molto lontane, come se fosse passata attraverso una finestra imperfetta.
Già nel 2007 gli astronomi avevano realizzato una prima mappa dettagliata della materia oscura nascosta nel campo Cosmos field, nella costellazione del Sestante. Ora Webb ha osservato questa porzione di universo – circa 2,5 volte più grande della Luna piena – per 255 ore, identificando quasi 800mila galassie, molte delle quali mai rilevate prima. Da queste osservazioni, alle quali ha preso parte anche Greta Toni dell’Inaf e dell’Università di Bologna, è stato possibile misurare le forme di 129 galassie per minuto d’arco quadrato, raggiungendo una risoluzione angolare di circa un primo d’arco: più del doppio rispetto alle precedenti mappe ottenute con il telescopio spaziale Hubble.
«Grazie alla risoluzione senza precedenti di Jwst, per la prima volta riusciamo a vedere in dettaglio la struttura fine della rete cosmica della materia oscura su una grande area contigua: non solo i grandi ammassi, ma anche quelli meno massivi e più lontani, e i filamenti che li collegano», dice Diana Scognamiglio, prima autrice dello studio e ricercatrice postdoc presso il Jet Propulsion Laboratory, dove si occupa di cosmologia osservativa ed evoluzione delle galassie. «Queste strutture erano in gran parte invisibili nelle mappe precedenti basate su Hubble, perché troppo deboli o troppo piccole per essere risolte chiaramente. La vera novità è stata la capacità di mappare non solo i “nodi” più massicci, ma anche il tessuto connettivo della materia oscura, che è fondamentale per capire come si organizzano le galassie su grande scala».
Diana Scognamiglio, prima autrice della ricerca pubblicata su Nature Astronomy, originaria di Ercolano, è oggi postdoc al Jet Propulsion Laboratory della Nasa, dove si occupa di cosmologia osservativa ed evoluzione delle galassie, con particolare focus sulle tecniche di weak lensing. È attivamente coinvolta in grandi collaborazioni internazionali come Cosmos-Web ed Euclid. È leader del gruppo di weak lensing all’interno della collaborazione Cosmos-Web
La mappa risultante mostra come la materia oscura si distribuisca in filamenti, ammassi e regioni sotto dense, delineando la cosiddetta “rete cosmica”. Queste strutture sono tracciate fino alle epoche in cui l’universo era nel pieno del suo picco di formazione stellare e appaiono coerenti con il principale modello cosmologico, che prevede che le galassie si formino in nodi densi tra i filamenti di materia oscura che attraversano o si estendono nel cosmo. Il risultato confermerebbe, dunque, l’idea che, nelle fasi iniziali della storia cosmica, la materia oscura si sia addensata per prima, attirando successivamente la materia ordinaria e creando i siti in cui hanno preso poi forma stelle e galassie.
«Questi dati mostrano con precisione che la materia oscura fornisce l’impalcatura gravitazionale su cui si formano e crescono le galassie, e che la relazione tra materia oscura e materia ordinaria – gas, stelle e galassie – che osserviamo oggi era già in gran parte stabilita durante il cosiddetto “cosmic noon”, quando la formazione stellare era al suo massimo livello», spiega Scognamiglio, che in passato ha lavorato anche all’Inaf di Napoli, all’Osservatorio astronomico di Capodimonte. «Tutto ciò ci permette di collegare in modo più diretto l’ambiente di materia oscura ai tempi e ai modi con cui nascono ed evolvono le galassie, rafforzando il quadro teorico attuale ma con un livello di dettaglio completamente nuovo».
Accelerando la formazione delle galassie e delle stelle rispetto a quanto sarebbe avvenuto in sua assenza, la materia oscura ha anche contribuito a creare le condizioni necessarie alla nascita dei pianeti. Senza questa impalcatura invisibile, forse non avremmo avuto nella Via Lattea gli elementi chimici che hanno reso possibile la comparsa della vita, sottolinea Gavin Leroy dell’Istituto di cosmologia computazionale dell’Università di Durham (Regno Unito), co-autore dello studio. «Rivelando la materia oscura con una precisione senza precedenti, la nostra mappa mostra come una componente invisibile dell’universo abbia strutturato la materia visibile al punto da consentire la nascita delle galassie, delle stelle e, in ultima analisi, della vita stessa».
La distribuzione della materia oscura nel campo Cosmos osservata dal telescopio spaziale Hubble (a sinistra) e dal telescopio spaziale James Webb (a destra). Crediti: Leroy/Massey/Collaborazione Cosmos-Webb
Un altro aspetto centrale dello studio è la forte sovrapposizione tra le mappe della materia oscura e quelle della materia luminosa. Secondo i ricercatori, questo allineamento non può essere casuale, ma è il risultato dell’azione gravitazionale della materia oscura nel corso di miliardi di anni. «Ovunque si trovi la materia normale nell’universo oggi, si trova anche la materia oscura. L’intera nube di materia oscura che circonda la Via Lattea ha una gravità sufficiente a tenere insieme l’intera galassia. Senza di essa, la nostra galassia finirebbe per disgregarsi», osserva Richard Massey, collega di Leroy a Dhuram.
Dal punto di vista tecnico, un ruolo chiave è stato svolto dallo strumento Miri (Mid-Infrared Instrument) di Webb, che ha permesso di affinare le distanze di molte galassie e di individuare sistemi oscurati dalla polvere cosmica. La qualità dei dati consente ora di studiare la coevoluzione tra materia oscura e materia convenzionale (neutroni e protoni) con un livello di dettaglio finora irraggiungibile.
Se in passato avevamo solo un’immagine sfocata della materia oscura, oggi grazie alla risoluzione di Webb vediamo la struttura invisibile dell’universo con una nitidezza sorprendente. «Questa mappa rappresenta un benchmark ad altissima risoluzione: un riferimento con cui calibrare e interpretare le future mappe su aree di cielo molto più grandi con l’obiettivo di comprendere meglio le proprietà fondamentali della materia oscura e verificare se la sua distribuzione sia cambiata nel corso della storia cosmica», conclude Scognamiglio. «I prossimi telescopi spaziali Euclid e Nancy Grace Roman applicheranno tecniche simili su porzioni enormi di cielo, permettendo studi statistici su milioni di galassie e test molto più stringenti dei modelli cosmologici. Partendo da questa mappa, sarà possibile verificare come la struttura della materia oscura varia su scale cosmiche e nel tempo. Non direi sia “fuori portata”, ma quello che manca, per ora, è una mappatura tridimensionale ad altissima risoluzione della regione di cielo Cosmos field. È un obiettivo su cui stiamo già lavorando. Siamo all’inizio di questo percorso, ma Webb mostra già quale possa essere il gold standard in termini di dettaglio».
Più che una semplice immagine, dunque, questa mappa fornisce una base osservativa solida per testare i modelli di formazione delle strutture cosmiche e mostra come l’universo visibile sia profondamente plasmato da una componente che non possiamo osservare direttamente, ma di cui iniziamo finalmente a intuire l’architettura
Area 51
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