Un nuovo tipo di materia oscura proposto in uno studio è in grado di spiegare alcuni importanti effetti gravitazionali.
La materia oscura, la misteriosa massa invisibile che si ipotizza costituisca l’85% della materia dell’Universo, continua a sfuggire agli scienziati. Sebbene vi siano numerose prove indirette della sua esistenza – le curve di rotazione delle galassie, gli aloni galattici e le lenti gravitazionali – la sua rilevazione diretta e l’identificazione delle sue particelle costituenti rimangono un mistero. Tuttavia, grazie alla sua importanza nel funzionamento dell’Universo, la materia oscura “fredda” è parte integrante del Modello Standard della Cosmologia, noto come modello Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM). In un recente studio condotto dal professor Hai-Bo Yu dell’Università della California a Riverside, è stato proposto un nuovo tipo di materia oscura in grado di spiegare tre misteri astrofisici in campi molto diversi tra loro.
Collisioni di materia oscura
In sostanza, lo studio ha ipotizzato che densi agglomerati di materia oscura autointeragente (SIDM) possano spiegare gli effetti gravitazionali delle lenti gravitazionali, dei flussi stellari e delle galassie satelliti. Mentre la materia oscura fredda (CDM) è infatti “senza collisioni”, ovvero le sue particelle si attraversano a vicenda senza interagire, la materia oscura solida (SIDM) è composta da particelle che collidono e si scambiano energia. Queste interazioni, secondo Yu, possono portare al “collasso gravitazionale”, in cui le particelle formano nuclei estremamente densi e compatti, con una massa un milione di volte superiore a quella del Sole. Come ha spiegato:
La struttura interna
La differenza è come tra una folla di persone che si ignorano a vicenda e una in cui tutti si scontrano continuamente. Nella SIDM, queste interazioni possono rimodellare drasticamente la struttura interna degli aloni di materia oscura. La materia oscura che interagisce con sé stessa può diventare sufficientemente densa da spiegare queste osservazioni. E il modello SIDM può spiegare simultaneamente tre importanti fenomeni osservativi.
JVAS B1938+666
In primo luogo, c’è l’oggetto ultra-denso in JVAS B1938+666, un noto sistema di lente gravitazionale costituito da una galassia in primo piano a una distanza compresa tra 6,5 e 10 miliardi di anni luce dalla Terra e da una galassia di sfondo distante che appare come un anello di Einstein. In secondo luogo, c’è GD-1, un gruppo mobile di stelle vecchie e povere di metalli (detto anche “flusso stellare”) che presenta diverse lacune e una caratteristica a “sperone” dove parte del flusso si dirama dal corpo principale. Entrambe queste caratteristiche suggeriscono che il flusso sia stato perturbato da un altro oggetto, potenzialmente ammassi di SIDM.
Un meccanismo che funziona in tutti i contesti
Infine, c’è l’ammasso globulare stellare Fornax 6 nella galassia nana Fornax, un satellite della Via Lattea. A differenza degli altri ammassi che compongono questa galassia, Fornax 6 è più ricco di metalli e quindi probabilmente più giovane (circa 2 miliardi di anni). Inoltre, sei ammassi globulari sono un numero insolitamente elevato per una galassia nana delle dimensioni di Fornax. Un denso ammasso di SIDM potrebbe spiegare come le stelle di passaggio siano state catturate e raggruppate in ammassi compatti.
“Ciò che colpisce è che lo stesso meccanismo funziona in tre contesti completamente diversi: nell’universo distante, all’interno della nostra galassia e in una galassia satellite vicina“, conclude Yu. “Tutti mostrano densità difficili da conciliare con la materia oscura del modello standard, ma che emergono naturalmente nella materia oscura interstellare.”
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Universe Today
- Leggi il paper scientifico intitolato “Core-Collapsed SIDM Halos as the Common Origin of Dense Perturbers in Lenses, Streams, and Satellites” pubblicato su Physical Review Letters
