Il contenuto di materia oscura in galassie a disco nell'epoca del "Cosmic Noon": il contributo della survey KURVS

Lo studio delle curve di rotazione delle galassie a disco ha conosciuto un grande sviluppo da quando si sono avviate le indagini sul Cosmic Noon, un periodo di evoluzione dell'Universo che si colloca circa dieci miliardi e mezzo di anni fa, caratterizzato dal picco di formazione stellare ed evoluzione galattica. La piattezza delle curve di rotazione delle galassie locali costituisce una delle principali evidenze osservative della materia oscura, dominante nel bilancio di massa alle grandi distanze dal centro galattico. Recenti osservazioni hanno evidenziato risultati inattesi. Lo studio di Genzel et al. (2017), analizzando le curve di rotazione del disco esterno di sei galassie massicce in formazione stellare, mostra che la velocità di rotazione decresce con il raggio, in contrasto con le aspettative teoriche classiche. Per galassie ad alti redshift (z~2), questo comportamento è interpretato come evidenza di una forte dominanza barionica, associata a una debole o trascurabile frazione di materia oscura, e di un’elevata dispersione di velocità. Successivamente, Lang et al. (2017) estendono l’analisi a un campione più ampio: nonostante l’approccio differente, basato sulla tecnica di stacking, i risultati vengono confermati, con un calo oltre il turnover fino a 62% della velocità massima normalizzata e una deviazione di 3.2σ rispetto alle galassie locali, a parità di massa. La caduta esterna risulta inoltre influenzata dai gradienti di pressione. Negli anni successivi, questi risultati hanno motivato studi più approfonditi. Se da un lato Genzel et al. (2020), analizzando le curve di rotazione individuali, conferma i risultati precedenti, associando inoltre la bassa frazione di materia oscura ad alti redshift a possibili distribuzioni di materia oscura a nucleo, dall’altro lo studio di Puglisi et al. (2023) riporta curve di rotazione piatte o leggermente crescenti, compatibili con quelle delle galassie locali e indicative di un significativo contenuto di materia oscura. L’obiettivo della presente tesi è analizzare l’evoluzione del contenuto di materia oscura nelle galassie a disco, confrontando le proprietà osservate al Cosmic Noon con quelle dell’Universo locale, attraverso una revisione critica di quattro studi di letteratura: Genzel et al. (2017, 2020), Lang et al. (2017) e Puglisi et al. (2023). L’analisi mira in particolare a chiarire la discrepanza tra gli studi che suggeriscono una forte dominanza barionica e i risultati di Puglisi et al. (2023), in relazione alle differenti caratteristiche delle curve di rotazione esterne e alle implicazioni sul contenuto di materia oscura. Nel complesso, come evidenziato nelle conclusioni, i risultati di Puglisi et al. (2023) non contraddicono gli studi precedenti, ma riflettono la selezione di un campione più rappresentativo della popolazione di galassie in formazione stellare rispetto a quello di Genzel et al. (2020), che si colloca invece all’estremità ad alta massa della sequenza principale.