Secondo un nuovo studio, la materia oscura si comporterebbe come un superfluido cosmico che forma vortici all’interno delle galassie.
Può sembrare incredibile, ma una nuova ricerca suggerisce che, anziché essere priva di caratteristiche, la materia oscura potrebbe in realtà comportarsi come un superfluido cosmico, formando vortici all’interno delle galassie. Se confermata, questa teoria potrebbe rivoluzionare il modo in cui gli scienziati comprendono l’architettura nascosta del cosmo, dal cuore delle galassie alle gigantesche strutture che le collegano.
La materia oscura è un superfluido?
La materia oscura costituisce circa l’85% di tutta la materia presente nell’universo. Non emette né assorbe luce, il che la rende invisibile ai telescopi. Tradizionalmente, gli scienziati l’hanno descritta come un fluido di particelle senza collisioni, non interagenti e freddo, noto come materia oscura fredda (CDM). Questo modello spiega con successo le strutture su larga scala, come gli ammassi di galassie, ma ha difficoltà su scale più piccole, dove le osservazioni mostrano nuclei galattici più uniformi anziché i picchi di densità netti previsti dal CDM.
L’esperimento degli scienziati
Per risolvere questo mistero, i ricercatori si sono rivolti a modelli che coinvolgono particelle ultraleggere simili ad assioni, le cui masse variano tra 10⁻²² e un elettronvolt. Queste particelle sono così leggere da comportarsi come onde piuttosto che come particelle. Quando subiscono auto-interazioni repulsive, il loro comportamento assomiglia a quello di un superfluido quantistico, governato da un’equazione di Schrödinger non lineare chiamata equazione di Gross-Pitaevskii, la stessa utilizzata per descrivere i condensati di Bose-Einstein nei laboratori sulla Terra.
Come si comporta questo superfluido
Con questi presupposti, la rotazione si comporta in modo diverso rispetto ai fluidi ordinari. Invece di ruotare uniformemente, il flusso può avvenire solo attraverso vortici quantizzati, piccole regioni in cui la fase del fluido diventa singolare, formando vortici in miniatura. Le simulazioni sono iniziate con aloni sferici di materia oscura ultraleggera dotati di una piccola quantità di momento angolare.
Uno sferoide oblato
Il team ha quindi introdotto condizioni iniziali casuali e ha lasciato che il sistema si evolvesse secondo l’equazione di Gross-Pitaevskii, che include naturalmente la gravità e le interazioni repulsive tra le particelle di materia oscura. Nel giro di pochi istanti, l’alone ha subito una trasformazione. Ha sviluppato un nucleo denso e stabile che ruotava come un corpo solido. La struttura assomigliava a uno sferoide oblato, appiattito lungo il suo asse di rotazione, ed era dinamicamente stabile finché l’energia rotazionale rimaneva inferiore alle energie gravitazionale e di autointerazione.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo originale su Interesting Engineering.
