Se c'è qualcosa che i fisici pensavano di sapere sulla materia oscura è che, poiché non emette alcun tipo di radiazione elettromagnetica, le sue particelle non potrebbero interagire con quelle della materia ordinaria, che formano pianeti, stelle e galassie, se non attraverso il gravità.
Ma un nuovo studio condotto dagli scienziati della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA), in Italia, ha trovato, per la prima volta, prove di un'interazione diretta tra i due tipi di materia.
In un recente articolo pubblicato su 'Astronomy & Astrophysics', infatti, i ricercatori suggeriscono che al centro delle galassie a spirale vi sia una vasta regione scientifica costituita principalmente da particelle di materia oscura in
cui queste particelle interagiscono con quelle della materia ordinaria. Qualcosa che è entrato in conflitto diretto con le teorie dominanti.
Nello studio, guidato da Gauri Sharma e Paolo Salucci della SISSA e da Glen Van der Vev dell'Università di Vienna, i ricercatori hanno esaminato un gran numero di galassie, da quelle più vicine alla nostra situate a più di 7.000 miliardi di anni. luce a distanza.
Secondo gli autori, questa nuova ricerca rappresenta un importante passo avanti nella nostra comprensione della materia oscura, la sostanza elusiva che i fisici perseguono senza successo da decenni. Poiché non emette radiazioni, la materia oscura non può essere rilevata direttamente con i telescopi. Ma gli scienziati sanno che è lì a causa degli effetti gravitazionali che ha sulla materia ordinaria, che possiamo vedere. Quattro volte più abbondante del materiale che ha formato stelle e galassie, il materiale oscuro è considerato lo "scheletro" dell'Universo. Senza di essa, le galassie e le grandi strutture che osserviamo non potrebbero esistere.
"La sua presenza dominante in tutte le galassie - spiega Gauri Sharma - nasce dal fatto che le stelle e l'idrogeno gassoso si muovono come se fossero governati da un elemento invisibile". E fino ad ora, i tentativi di osservare quell'"elemento" si sono concentrati sulle galassie vicine.
Confronta antiche galassie
“Tuttavia, prosegue il ricercatore, in questo studio si cerca, per la prima volta, di osservare e determinare la distribuzione di massa di galassie a spirale con la stessa morfologia di quelle più vicine, ma molto più lontane, fino a una distanza di 7.000 milioni. di anni luce
Paolo Salucci, dal canto suo, aggiunge che "studiando il movimento delle stelle in circa 300 galassie lontane, abbiamo scoperto che questi oggetti hanno anche un alone di materia e che, partendo dal centro di una galassia, questo alone ha infatti un alone scuro regione in cui la sua densità è costante. Una caratteristica, tra l'altro, che aveva già osservato in studi sobri di galassie vicine, alcune delle quali furono anche opera della SISSA.
Sempre più grande
La nuova ricerca ha rivelato che questa regione centrale aveva qualcosa di totalmente inaspettato e imprevisto nel cosiddetto "modello standard di cosmologia". Per Sharma, "come risultato del contrasto tra le proprietà delle galassie a spirale vicine e lontane, cioè tra le galassie attuali e le loro
antenati di sette millenni fa, abbiamo potuto vedere che la nostra unica regione inspiegabile con una densità costante di materia oscura esiste, ma anche che le sue dimensioni aumentano nel tempo, come se queste regioni fossero soggette a un processo di espansione continua e diluizione”. Qualcosa di molto difficile da spiegare se, come previsto dalla teoria attuale, non c'è interazione tra le particelle di materia oscura con quelle di materia ordinaria.
"Nella nostra ricerca - aggiunge Sharma - offriamo prove di interazione tra materia oscura e materia ordinaria che, nel tempo, costruisce lentamente una regione di densità costante dal centro della galassia verso l'esterno". Ma c'è di più.
«Sorprendentemente», spiega Salucci, «questa regione a densità costante si dilata nel tempo. È un processo molto lento, ma inesorabile. La spiegazione più semplice è che all'inizio, quando la galassia si forma, la distribuzione della materia oscura nell'alone sferico corrisponde alla previsione della teoria, con un picco di densità al centro. Successivamente si è formato un disco galattico che caratterizza le galassie a spirale, circondato da un alone di particelle di materiale oscurante estremamente denso. Nel tempo, l'effetto di interazione che proponiamo significa che queste particelle siano state catturate dalle stelle, oppure espulse verso le parti più esterne della galassia, proporzionalmente con il tempo e infine raggiunte quelle del disco stellare galattico, come descriviamo nell'articolo".
"I risultati dello studio - conclude Sharma - sollevano importanti interrogativi per scenari alternativi che descrivono particelle di materia oscura (a parte Lambda-CDM, la teoria dominante), come la materia oscura calda, la materia oscura interattiva e la materia oscura ultraleggera".
Secondo i ricercatori, le proprietà di galassie molto lontane nello spazio e nel tempo "offrono ai cosmologi una vera e propria porta per ascoltare finalmente i misteri della materia oscura".
