Si stima che la materia oscura costituisca circa l’85% di tutta la materia presente nell’universo, ma la sua natura non è ancora ben compresa. Ora, un nuovo studio propone la teoria della “materia oscura autointeragente”, dove è costituita da particelle che interagiscono tra loro attraverso la “forza oscura”. Se questo fosse vero, la teoria potrebbe spiegare due misteri dell’astrofisica.
Per chi ha fretta:
- Ricerche recenti propongono un modello alternativo ai modelli della materia oscura fredda in grado di spiegare le diverse densità degli aloni di materia oscura nelle galassie;
- Differenti densità in questi aloni sono state osservate dalla lente gravitazionale;
- Nella nuova ricerca, si suggerisce che le autointerazioni della materia oscura potrebbero spiegare queste differenze di densità.
Ricerca recentemente pubblicata in Rivista astronomicaguidato dal fisico Hai Bo Yu, funge da alternativa alle teorie sulla materia oscura fredda, che suggeriscono che sia costituita da particelle massicce, lente e debolmente interagenti che non entrano in collisione tra loro.
Il grosso problema di questi modelli è che non spiegano due problemi dell’astrofisica legati agli aloni di materia oscura che circondano le galassie.
Il primo è un alone di materia oscura ad alta densità in una massiccia galassia ellittica. L’alone è stato rilevato attraverso forti osservazioni di lente gravitazionale e la sua densità è così elevata che è del tutto improbabile nella teoria prevalente della materia oscura fredda. La seconda è che gli aloni di materia oscura nelle galassie ultradiffuse hanno densità molto basse e sono difficili da spiegare con la teoria della materia oscura fredda.
Hai Bo Yu, in una dichiarazione
La materia oscura non interagisce con la luce, rendendola invisibile a noi. Tuttavia, ha una massa, motivo per cui esercita una forza gravitazionale. Ciò può essere visto quando la luce passa attorno alle galassie e agli ammassi e viene distorta, facendoli apparire come se fossero spostati in altre posizioni nello spazio.
Questo effetto è noto come lente gravitazionale ed è ciò che ha permesso agli scienziati di determinare che la maggior parte, se non tutte, le galassie sono circondate da un alone di questo materiale invisibile. Inoltre l’effetto ha permesso anche di misurare la densità di questi aloni, e qui sta il problema.
Gli aloni densi sono responsabili di lenti gravitazionali più forti rispetto a quelli attorno alle galassie a bassa luminosità con gas e stelle sparsi, note come galassie superdiffusive. Ma i ricercatori, fino ad allora, non erano riusciti a spiegare questa differenza di densità.
Per saperne di più:
Differenti densità di aloni di materia oscura
Per risolvere questo mistero, Yu e il suo team hanno eseguito simulazioni ad alta risoluzione di strutture cosmiche basate su osservazioni astronomiche reali utilizzando l’intelligenza artificiale. In questi studi, hanno esaminato le forti autointerazioni della materia oscura su scala di massa associata ad aloni fortemente lenti e galassie ultra-diffuse.
Queste autointerazioni portano al trasferimento di calore nell’alone, variando la densità dell’alone nelle regioni centrali delle galassie. In altre parole, alcuni aloni hanno una densità centrale più elevata, e altri una densità centrale inferiore, rispetto alle loro controparti della materia oscura fredda, i dettagli dipendono dalla storia dell’evoluzione cosmica e dall’ambiente dei singoli aloni.
Ethan Nadler, coautore dello studio
Pertanto, la materia oscura autointeragente della Forza Oscura può fornire spiegazioni per problemi che il modello della materia oscura fredda non può risolvere. Inoltre, ora esiste la possibilità che questa materia invisibile sia più complessa ed energica di quanto pensassimo.
