Webb mappa in dettaglio la materia oscura nel campo COSMOS

La materia ordinaria — che comprende particelle come protoni e neutroni — rappresenta circa un sesto di tutta la materia dell’universo; il resto è materia oscura, secondo l’articolo pubblicato su Nature Astronomy. La materia oscura non emette, riflette, assorbe né blocca la luce. La sua presenza viene studiata, tra gli altri metodi, attraverso i suoi effetti gravitazionali. La mappa del gruppo, quindi, non è una fotografia di una sostanza invisibile: si basa sulla deviazione della luce di galassie lontane causata dalla massa che si trova tra queste galassie e la Terra.

Una regione osservata da molti telescopi

Le informazioni sul risultato sono state pubblicate il 26 gennaio 2026: in quella data è uscito l’articolo scientifico e il JPL della NASA ha presentato il lavoro. La ricerca utilizza immagini del telescopio spaziale James Webb, una missione internazionale guidata dalla NASA insieme all’Agenzia spaziale europea e all’Agenzia spaziale canadese. La mappa copre 0,77° × 0,70° all’interno del campo COSMOS, nella costellazione del Sestante. L’intera area descritta dal JPL è circa 2,5 volte più grande della Luna piena.

Almeno 15 telescopi terrestri e spaziali hanno osservato questa regione nell’ambito del progetto COSMOS. Secondo il JPL, l’obiettivo è misurare con precisione dove si trova la materia ordinaria e confrontarne la distribuzione con quella della materia oscura. Webb ha osservato l’area per circa 255 ore e vi ha identificato quasi 800.000 galassie, alcune per la prima volta.

Dalla luce deviata a una mappa di massa

Il gruppo ha usato il lensing gravitazionale debole: ha misurato come la massa interposta curva lo spazio e devia verso la Terra la luce delle galassie lontane. La deformazione della luce consente di dedurre la distribuzione della massa in primo piano. Studiando molte galassie, i ricercatori hanno costruito una mappa di massa che include la materia oscura; non si tratta di una rilevazione ottica diretta di questa materia.

L’articolo riferisce che sono state misurate le forme di 129 galassie per minuto d’arco quadrato, con misurazioni indipendenti per molte di esse nelle bande F115W e F150W. Sulla base di questa analisi, gli autori riportano una risoluzione angolare di 1,00 ± 0,01 minuti d’arco. L’articolo e la NASA descrivono la risoluzione della mappa come più che doppia rispetto a quella delle precedenti mappe della stessa regione realizzate con il telescopio spaziale Hubble.

La sensibilità di Webb ha permesso di includere circa dieci volte più galassie rispetto alle mappe dell’area realizzate da osservatori terrestri e il doppio rispetto alla mappa di Hubble. Per perfezionare le misure di distanza di molte galassie, il gruppo ha usato anche lo strumento MIRI di Webb insieme a osservazioni di altri telescopi terrestri e spaziali. MIRI rileva lunghezze d’onda dell’infrarosso medio; secondo il JPL, queste lo rendono efficace anche nell’individuare galassie oscurate da nubi di polvere cosmica.

Filamenti, ammassi e materia ordinaria

La mappa mostra regioni dense di materia oscura collegate da filamenti meno densi, che formano una struttura a rete nota come rete cosmica. La materia ordinaria, comprese le galassie, tende a seguire questa struttura. L’articolo descrive caratteristiche di massa fino a un redshift di z ≈ 2 e menziona una struttura identificata come la più distante a z ≈ 1,1.

La sovrapposizione spaziale tra materia oscura e materia ordinaria è una delle osservazioni centrali dello studio. Gli autori interpretano questa corrispondenza come prova di una relazione gravitazionale: la gravità della materia oscura attirerebbe la materia ordinaria verso le stesse regioni. Nella ricostruzione del JPL, gli scienziati ritengono che la materia oscura possa aver iniziato ad addensarsi per prima e che quei grumi abbiano poi attirato la materia ordinaria, creando zone con abbastanza materiale perché cominciassero a formarsi stelle e galassie. La mappa offre un riferimento ad alta risoluzione per mettere alla prova le teorie sulla materia oscura e sulla formazione delle strutture cosmiche su grande scala.

Cosa aggiunge la mappa e cosa resta da determinare

Il risultato fornisce nuovi dettagli sulla distribuzione della materia in questa regione e sulla sovrapposizione tra le componenti oscura e luminosa. Non identifica le particelle che compongono la materia oscura né ne determina direttamente la natura. È una ricostruzione tramite lensing gravitazionale debole: la sua interpretazione si basa sulla deviazione della luce delle galassie e sulle misure usate per realizzare la mappa. Il risultato permette quindi di studiare la distribuzione e la relazione gravitazionale osservata, ma non equivale a identificare la materia oscura.

Il JPL ha inoltre descritto il telescopio spaziale Nancy Grace Roman come una missione futura che avrebbe mappato la materia oscura su un’area 4.400 volte più grande di COSMOS. Secondo la stessa comunicazione, le sue mappe non avrebbero superato la risoluzione spaziale di Webb. In questo caso, il confronto illustra la diversa copertura dei due progetti: la mappa di Webb dettaglia una regione circoscritta, mentre Roman è progettato per studiare un’area molto più estesa. Non sono misure della stessa area allo stesso livello di dettaglio, ma progetti descritti con coperture differenti.

L’importanza della mappa consiste nel precisare come la massa invisibile è distribuita nel campo studiato e dove si trova rispetto alla materia ordinaria. Webb non ha reso visibile la materia oscura: ha permesso di tracciare con maggior dettaglio i suoi effetti gravitazionali in una regione già osservata da più telescopi.