L'anello di Einstein suggerisce che la materia oscura interagisce con se stessa


Nel vasto cosmo, una galassia straordinariamente densa sta attirando l'attenzione degli astronomi. Situato a più di diciassette miliardi di anni luce dalla Terra, JWST-ER1, scoperto utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, rivela indizi sulla natura enigmatica della materia oscura.

Cos'è un anello di Einstein?

Quando la luce proveniente da una sorgente lontana, come una galassia, passa vicino a una massa molto densa come un'altra galassia o un ammasso di galassie, la gravità di questa massa agisce come una lente che distorce la traiettoria della luce. Questo fenomeno, previsto dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein, è noto come lente gravitazionale.

Nel caso particolare di JWST-ER1, questa lente gravitazionale ha creato un notevole effetto chiamato L'anello di Einstein. Un tale anello si forma quando si trovano la sorgente luminosa, la lente gravitazionale e l'osservatore allineato in modo molto preciso. I raggi luminosi si ritrovano poi deviati attorno alla massa intermedia e finiscono per incontrarsi dall'altra parte, formando così un cerchio di luce.

Una galassia più densa di quanto appaia

Valutando l’entità della distorsione spazio-temporale causata da JWST-ER1g, i ricercatori hanno stimato che la galassia abbia una massa di circa 650 miliardi di volte quella del Soleche la colloca tra le galassie i più densi per le loro dimensioni.

Sottraendo la massa delle stelle visibili da questa stima totale, i fisici sono stati quindi in grado di quantificare il contributo della materia oscura alla composizione della galassia. Secondo i calcoli, questo potrebbe approssimativamente riempire metà del gap di massa osservatosuggerendo che potrebbe essere necessaria un'altra fonte di massa per spiegare completamente i risultati della lente gravitazionale osservati.

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Anello di Einstein materia oscura
Foto di un anello di Einstein denominato JO418. Crediti: Spaceguy44

Diverse le ipotesi, alcune delle quali riguardano la materia oscura

I ricercatori hanno avanzato diverse idee per spiegare la natura di questa massa aggiuntiva. Una possibilità è che esista a popolazione stellare più densa di quanto si pensasse in precedenza nella galassia JWST-ER1g. Se così fosse, ciò potrebbe contribuire a far parte della massa mancante osservata.

Un altro scenario considerato è quello in cui la materia ordinaria (gas e stelle) si contrae e si condensa nell'alone di materia oscura di JWST-ER1g. Questa contrazione potrebbe aumentare la densità della materia nella galassia, contribuendo al gap di massa osservato. Questa densificazione potrebbe verificarsi su scale diverse, da regioni localizzate di formazione stellare a strutture galattiche più grandi come bracci a spirale o nuclei galattici attivi.

Infine, un’ipotesi più ardita questa volta riguarda la natura stessa della materia oscura. I ricercatori stanno infatti valutando la possibilità che ciò accada interagisce con se stessa, creando così processi autosufficienti che influenzano la sua densità e distribuzione nella galassia. Questa interazione potrebbe quindi spiegare la discrepanza di massa osservata, così come altre caratteristiche interessanti di JWST-ER1g.

Combinando ulteriori osservazioni con simulazioni al computer e modelli teorici avanzati, i ricercatori sperano di chiarire l’origine di questa massa extra e comprendere in dettaglio la complessa dinamica di JWST-ER1g. Queste indagini approfondite potrebbero non solo far luce sulla nostra comprensione della materia oscura e della formazione delle galassie, ma anche aprire nuove conoscenze sulla fisica fondamentale dell’Universo.

I dettagli dello studio sono pubblicati in Le lettere del diario astrofisico.





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