Secondo un nuovo modello, la Materia Oscura definita “ultraleggera” potrebbe spiegare la nascita dei Buchi Neri supermassicci primordiali.

Ci sono davvero tante cose incredibili nel nostro Universo, e i Buchi Neri sono tra queste. Non sappiamo con certezza cosa accada all’interno di un buco nero e anche la formazione dei Buchi Neri supermassicci nell’universo primordiale è ancora in fase di studio. Un gruppo di fisici del Brookhaven National Laboratory ha affrontato questa domanda e ha escogitato una possibile soluzione al mistero che darebbe una spiegazione anche sulla natura della Materia Oscura. Le domande ancora senza risposta sulla natura della Materia Oscura e su come i Buchi Neri supermassici primordiali possano essere cresciuti velocemente in così poco tempo sono due questioni aperte in fisica e astrofisica. Trovare una spiegazione comune per queste osservazioni potrebbe davvero fornirci informazioni preziose sul funzionamento dell’Universo.

Le osservazioni sino ad oggi hanno dimostrato che i buchi neri supermassicci potrebbero essersi formati nell’universo primordiale. Ma, secondo la nostra attuale comprensione di come si formano i buchi neri, non ci sarebbe stato abbastanza tempo perché ciò accadesse. Né l’accrescimento (quando la materia cade in un buco nero) né le collisioni galattiche possono spiegare l’esistenza dei buchi neri supermassicci primordiali.

Buchi neri supermassicci
Rappresentazione artistica di una galassia che forma stelle all’interno di potenti deflussi di materiale espulso da buchi neri supermassicci al suo interno. Credit: ESO/M. Kornmesser

La Materia Oscura “ultraleggera”

I fisici teorici Hooman Davoudiasl, Peter Denton e Julia Gehrlein del BNL hanno quindi sviluppato un modello che descrive una possibile soluzione utilizzando l’idea della materia oscura come “ultraleggera”, ovvero con una massa che è di 28 ordini di grandezza più leggera del protone.

“Si è notato che le galassie nane ultradeboli stanno mostrando alcuni indizi preliminari che la materia oscura potrebbe essere ultraleggera”, ha affermato Peter Denton. Ci sono alcune prove che la distribuzione della materia oscura di queste galassie non sia così netta verso il centro, come ci si potrebbe aspettare. E la materia oscura ultraleggera sarebbe una spiegazione per questo.

“Se l’ampiezza della distribuzione della materia oscura è paragonabile in tutte le galassie, ciò potrebbe indicare che la materia oscura ha una dimensione caratteristica ed è ultraleggera”.

Se la materia oscura è ultraleggera, questa potrebbe essere la chiave per spiegare la formazione di buchi neri supermassicci primordiali. Secondo Hooman Davoudiasl, le condizioni necessarie per il collasso della materia e la formazione di un buco nero di dimensioni supermassicce sarebbero state giuste pochi giorni dopo il Big Bang, quando l’Universo aveva una temperatura vicina a quella del nucleo del Sole, all’incirca 15 milioni di gradi Celsius.

Queste temperature sarebbero necessarie per l’esistenza di questo particolare tipo di materia.

Una volta che la temperatura dell’Universo ha raggiunto il giusto livello, la pressione potrebbe essere scesa a un livello molto basso, permettendo alla materia di collassare a causa della gravità.

Questo non potrebbe accadere con particelle conosciute: da qui l’idea di materia oscura ultraleggera.

Questo collasso della materia causerebbe onde gravitazionali con una forma alquanto caratteristica, perciò il gruppo di lavoro ha sviluppato una previsione del segnale ottenuto e la gamma di frequenza prevista. Quando gli strumenti nuova generazione più sensibili entreranno in funzione, potrebbero essere in grado di rilevare quelle onde e fornire una convalida di questa teoria.

Riferimenti: UniverseToday

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