Le “onde anomale” della materia oscura potrebbero disturbare le orbite delle stelle


Un nuovo affascinante studio suggerisce che massicce e invisibili concentrazioni di materia oscura potrebbero esercitare un’influenza sulle stelle binarie. Se così fosse, questi sottili disturbi offrirebbero un’opportunità unica per chiarire il mistero che circonda la sua natura.

L'enigma della materia oscura

Per decenni, gli astronomi hanno scrutato i confini più remoti dell’Universo e hanno raccolto una pletora di prove innegabili che corroborano l’esistenza della materia oscura. Questa sostanza enigmatica, sfuggente ai tradizionali mezzi di rilevamento, rimane invisibile ai nostri strumenti più sofisticati. Eppure, nonostante la sua natura furtiva, svolge un ruolo fondamentale nelle dinamiche cosmiche, contribuendo in modo significativo alla massa totale delle galassie e alla struttura dell’Universo osservabile.

Inizialmente, gli scienziati hanno ipotizzato che la materia oscura potesse essere costituita da particelle massicce debolmente interagenti note come WIMP. Tuttavia, nonostante i numerosi tentativi, gli esperimenti volti a rilevare queste particelle non hanno prodotto risultati conclusivi.

Di fronte a questa sfida, i ricercatori hanno ampliato la loro prospettiva e considerato un intrigante modello alternativo. In questo nuovo quadro teorico, la particella che costituisce la materia oscura lo sarebbe incredibilmente leggerosuperando anche la leggerezza di neutrino, una particella già nota per la sua massa quasi sfuggente. Questa idea audace ha aperto nuove strade di ricerca e ha incoraggiato gli scienziati a esplorare nuove strade per comprendere la natura di questa sostanza enigmatica. Uno di loro suggerisce in particolare questo vasti aggregati di materia chiara-oscura può svolgere un ruolo cruciale nella dinamica cosmica, influenzando la struttura e l’evoluzione delle galassie e dei sistemi stellari.

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“onde anomale” della materia oscura

Come detto sopra, secondo questo modello teorico, la particella di materia oscura sarebbe incredibilmente leggera, superando di gran lunga la massa dell’elettrone per un fattore di oltre un miliardo di miliardi. Questa estrema leggerezza conferirebbe alla materia oscura proprietà particolari, permettendole di agire più come un’onda su una scala paragonabile o maggiore a quella del Sistema Solare.

In risposta a questa prospettiva innovativa, un team di astronomi cinesi ha deciso di esplorare questo modello e trovare modi per osservare questa materia oscura ultraleggera. Secondo questa teoria, la materia oscura ultraleggera non si muoverebbe attraverso il cosmo come singole particelle, ma piuttosto come un oceano invisibile che avvolge ogni galassia. E proprio come gli oceani della Terra possono generare onde, questo bagno di materia oscura ultraleggera potrebbe anche subire oscillazioni, alcune delle quali si uniscono in strutture coerenti chiamate solitoni.

materia nera
La materia oscura (mostrata in blu in questa immagine satellitare composita) domina fino all'85% della massa della maggior parte delle galassie. Crediti: NASA, ESA, CFHT, CXO, MJ Jee, A. Mahdavi

Punta alle coppie binarie

Questi solitoni sarebbero completamente invisibili, ma le loro enormi dimensioni potrebbero influenzare sottilmente l’ambiente gravitazionale che li circonda. Sebbene la loro influenza sia generalmente minima sulla maggior parte degli oggetti della galassia, coppie di stelle binarie potrebbe tuttavia essere sensibile a questi solitoni.

Ricordiamo che questi oggetti sono costituiti da due stelle che orbitano attorno al loro comune centro di massa sotto l'influenza della loro gravità reciproca. Rispetto ad altri sistemi più massicci, come gli ammassi stellari o le galassie, il legame gravitazionale tra le due stelle in una coppia binaria è relativamente debole. Ciò significa che le stelle coinvolte sono meno legate tra loro dalla gravità.

Di conseguenza, i disturbi esterni, come quelli causati da oggetti massicci o fenomeni astrofisici, possono avere un impatto più significativo su questi oggetti. Ad esempio, se un solitone ultraleggero di materia oscura passa attraverso il campo gravitazionale di una coppia di stelle binarie, potrebbe indurre sottili cambiamenti nelle loro orbite esercitando su di esse una leggera forza gravitazionale.

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I ricercatori ora intendono identificare tutte le coppie di grandi stelle binarie nel catalogo Gaia, che comprende miliardi di stelle più vicine al Sole, per future osservazioni. Le perturbazioni nelle orbite di queste stelle binarie potrebbero quindi fornire un prezioso indizio sulla natura e sulla distribuzione di questa enigmatica materia oscura, potenzialmente più rivelatore degli esperimenti condotti nei laboratori terrestri.

I ricercatori hanno pubblicato il loro lavoro sul server di prestampa arXiv in Aprile. Lo studio non è stato ancora sottoposto a revisione paritaria.





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