Roberta De Carolis Per la prima volta nella storia i ricercatori hanno dimostrato che gli anelli di Einstein su galassie con materia oscura ultraleggera sono diversi da quelli di galassie che incorporano materia oscura ultra massiccia. E ne hanno calcolato le differenze, dimostrando che sì, la materia oscura esiste ma forse la teoria va rivista. Il lavoro è stato guidato dall’Università di Hong Kong
©ALMA, L Calcada, Y. Hezaveh et al.
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L’avatar materia oscura esiste davvero, lo conferma uno studio guidato dall’Università di Hong Kong che ha dimostrato come gli anelli di Einstein su galassie con materia oscura ultraleggera siano diversi da quelli di galassie che incorporano materia oscura ultra massiccia.
La materia oscura
La maggior parte della materia nell’Universo, che ammonta all’85% in massa, non può essere osservata, da cui il nome di oscura, ed è costituita da particelle attualmente non rappresentate nei modelli della fisica standard.
Tuttavia la loro esistenza può essere dedotta dagli effetti gravitazionali sulla luce proveniente da galassie lontane: in altre parole la materia oscura è stata “dedotta” verificando
Finora non è stata ancora trovata la particella (o l’insieme di particelle) che la compongono. Per la fisica e la scienza in generale questo è un problema urgente, poiché la materia oscura domina la massa del cosmo e, quindi, la gravità delle galassie: risolvere questo mistero può portare a una nuova fisica.
Gli anelli di Einstein
In astronomia, un anello di Einstein è una deformazione della luce che proviene da una sorgente nel cosmo e assume appunto la forma di un anello perché un corpo di massa molto grande deforma la luce stessa, come aveva previsto Albert Einstein nella sua teoria di curvatura dello spazio-tempo.
Il grande genio tedesco sosteneva in particolare che i corpi celesti “deformano” lo spazio-tempo con la loro stessa massa, un po’ come se mettessimo degli oggetti su un lenzuolo teso.
La ricerca dell’Università di Hong Kong
I ricercatori hanno dimostrato un generale disaccordo tra le posizioni osservate e previste, nonché la luminosità delle immagini con lenti multiple generate da modelli che incorporano materia oscura ultramassiccia. Ma soprattutto che queste differenze possono essere risolte adottando modelli che incorporano particelle di materia oscura ultraleggera.
E non solo: i modelli che incorporano particelle di materia oscura ultraleggera possono riprodurre le posizioni osservate e la luminosità delle immagini di galassie con lenti multiple, un risultato importante che rivela la natura increspata dello spazio-tempo intorno alle galassie. Insomma Einstein aveva indiscutibilmente ragione.
©ALMA, L Calcada, Y. Hezaveh et al.
La possibilità che la materia oscura non comprenda particelle ultramassicce, come è stato a lungo sostenuto dalla comunità scientifica, semplifica altri problemi sia negli esperimenti di laboratorio che nelle osservazioni astronomiche – commenta Jeremy Lim, coautore del lavoro – Gli esperimenti di laboratorio sono stati singolarmente infruttuosi nel trovare le WIMP [acronimo di weakly interacting massive particles, N.d.R.], il candidato a lungo favorito per la materia oscura
Come spiegano gli scienziati, se la materia oscura comprendesse davvero particelle ultramassicce, le simulazioni cosmologiche dovrebbero mostrare centinaia di galassie satelliti che circondano la Via Lattea. Tuttavia, nonostante le intense ricerche, finora ne sono state scoperte solo una cinquantina.
D’altra parte, se la materia oscura comprende invece particelle ultraleggere, interviene la meccanica quantistica, che predice come le galassie al di sotto di una certa massa semplicemente non possano formarsi a causa dell’interferenza delle onde di queste particelle, cosa che spiega perché osserviamo così poche piccole galassie satelliti intorno al Via Lattea.
L’incorporazione di particelle ultraleggere piuttosto che ultramassicce per la materia oscura risolve simultaneamente diversi problemi di vecchia data sia nella fisica delle particelle che nell’astrofisica – spiega Amruth Alfred, primo autore della ricerca – Abbiamo raggiunto un punto in cui il paradigma esistente della materia oscura deve essere riconsiderato
Anche se non sarà facile scalfire la teoria finora accreditata della materia oscura fatta da particelle ultramassicce, ora abbiamo una prima solida dimostrazione che prima o poi questo dovrà essere fatto. Per avere ulteriori prove potrebbe essere il James Webb Space Telescope ad aiutare gli astronomi.
Il lavoro è stato pubblicato su Nature.
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Fonti: Università di Hong Kong / Nature / Università di Hong Kong/Youtube
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