Materia oscura

La natura della materia oscura, da un nuovo punto di vista

La natura della materia oscura, ipotetica componente principale del nostro Universo, rappresenta tutt’oggi uno dei più grandi misteri della scienza. L’unica cosa certa riguardo questa particolare materia, è la sua natura assai schiva.

Non emettendo alcuna radiazione elettromagnetica, l’unico modo sicuro che abbiamo per accertarci della sua presenza, sono gli effetti gravitazionali. Come ricorderete, lo scontro tra due enormi buchi neri (con masse 30 volte superiori a quella solare), ha recentemente reso possibile individuare le “onde gravitazionali”, predette da Albert Einstein un secolo prima.

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Tale scoperta, avvenuta grazie al Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, ha risvegliato l’interesse della comunità scientifica verso la materia oscura. L’idea era che questo componente, che secondo delle stime rappresenterebbe il 90% della massa dell’Universo, potesse essersi generato da buchi neri primordiali (di massa compresa tra le 10 e le 1000 volte quella solare).

 

Buchi neri primordiali, cosa li rende speciali?

Noi tutti abbiamo nella testa un modello di buco nero “classico”, ovvero formatosi dal collasso di una stella su sé stessa. Quando invece si parla di buchi neri primordiali, ci si riferisce a casi creatisi in seguito a fluttuazioni di materia ad alta densità, durante i primi attimi di vita dell’Universo. Questi, non essendo vincolati dalle dimensioni della stella, come accade nel caso di generici buchi neri, avranno un’ampia gamma di possibili densità e masse.

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Buchi neri primordiali, ecco cosa li differenzia da quelli “tradizionali”

I buchi neri primordiali possono trovarsi negli aloni delle galassie, con sporadiche probabilità di scontrarsi tra loro. L’ipotesi da cui sono partiti gli scienziati, è la possibilità che le onde gravitazionali rilevate di recente potessero provenire dallo scontro di due buchi neri di questo tipo.

 

Microlensing gravitazionale

Partendo dall’ipotesi precedente, un team di ricercatori (dall’Istituto di Astrofisica delle Canarie, insieme all’Università di La Laguna), servendosi dell’effetto microlensing, ha voluto stimare la quantità di buchi neri primordiali di massa intermedia nelle galassie.

Il microlensing gravitazionale viene definito come l’effetto di focalizzazione gravitazionale esercitato da corpi relativamente piccoli (come una stella).

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Effetto del microlensing gravitazionale

Ciò significa che se ci fosse un numero apprezzabile di buchi neri primordiali in ogni galassia, alcuni di loro dovrebbero poter intercettare la luce emessa da lontani quasar, grazie ai forti campi gravitazionali cui andrebbe incontro. Questo porterebbe ad una concentrazione di raggi di luce, facendo apparire il quasar più luminoso.

Lo studio ha però dimostrato che stelle normali, come il Sole, possono generare l’effetto microlensing, non rendendo necessaria la presenza di diversi buchi neri primordiali annidati nelle galassie.

E ora, la parola al computer

Attraverso delle simulazioni al computer, è stato possibile ottenere dati interessanti riguardo l’aumento di luminosità dei quasar studiati. Questo si è rivelato decisamente basso, come ci si aspettava da corpi così piccoli (tra le 0,05 e le 0,45 volte la massa solare).

Tali risultati mostrano come, con alta probabilità, l’effetto microlensing osservato non è causato da buchi neri primordiali, bensì da normalissime stelle.

In conclusione, questo studio mostra come la materia oscura sia difficilmente formata, in quantità apprezzabile, da buchi neri primordiali. Pare quindi affermato che a causare il rilascio di onde gravitazionali, rilevate ultimamente dall’interferometro di LIGO, sia stato lo scontro tra due buchi neri normali, formatisi quindi dai collassi di due stelle.

 

 

Fonte: Spacedaily

Autore dell'articolo: redazione

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