La materia oscura rimane in gran parte misteriosa, ma gli astrofisici continuano a cercare di svelare quel mistero. La scoperta delle onde gravitazionali dello scorso anno da parte del Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) potrebbe aver aperto una nuova finestra sul mistero della materia oscura. Inserisci i cosiddetti 'buchi neri primordiali'.
I teorici hanno previsto l'esistenza di particelle chiamate Particelle massicce che interagiscono debolmente (WIMPS). Queste WIMP potrebbero essere ciò di cui è fatta la materia oscura. Ma il problema è che non ci sono prove sperimentali per sostenerlo. Il mistero della materia oscura è ancora un caso aperto.
Quando LIGO ha rilevato le onde gravitazionali l'anno scorso, ha rinnovato l'interesse per un'altra teoria che tentava di spiegare la materia oscura. Questa teoria dice che la materia oscura potrebbe effettivamente essere sotto forma di Buchi neri primordiali (PBH), non i suddetti WIMPS.
I buchi neri primordiali sono diversi dai buchi neri a cui probabilmente stai pensando. Quelli si chiamano buchi neri stellari , e si formano quando una stella abbastanza grande collassa su se stessa alla fine della sua vita. La dimensione di questi buchi neri stellari è limitata dalla dimensione e dall'evoluzione delle stelle da cui si formano.
Il disegno di questo artista mostra un buco nero stellare mentre estrae materia da una stella blu accanto. Il cugino del buco nero stellare, il buco nero primordiale, potrebbe spiegare la materia oscura nel nostro Universo?
Crediti: NASA/CXC/M.Weiss
A differenza dei buchi neri stellari, i buchi neri primordiali hanno avuto origine nelle fluttuazioni della materia ad alta densità durante i primi istanti dell'Universo. Possono essere molto più grandi o più piccoli dei buchi neri stellari. I PBH potrebbero essere piccoli come asteroidi o grandi come 30 masse solari, anche più grandi. Potrebbero anche essere più abbondanti, perché non richiedono la formazione di una grande stella di massa.
Quando due di questi PBH più grandi di circa 30 masse solari si fondono insieme, creerebbero le onde gravitazionali rilevate da LIGO. La teoria dice che questi buchi neri primordiali si troverebbero negli aloni delle galassie.
Se ci sono abbastanza di questi PBH di dimensioni intermedie negli aloni galattici, avrebbero un effetto sulla luce proveniente da quasar distanti mentre passa attraverso l'alone. Questo effetto è chiamato 'microlente'. La micro-lente concentrerebbe la luce e farebbe apparire i quasar più luminosi.
Una rappresentazione del quasar microlensing. L'oggetto microlensing nella galassia in primo piano potrebbe essere una stella (come raffigurato), un buco nero primordiale o qualsiasi altro oggetto compatto. Credito: NASA/Jason Cowan (Centro di tecnologia astronomica).
L'effetto di questa microlente sarebbe tanto più forte quanto maggiore è la massa di un PBH, o quanto più abbondanti sono i PBH nell'alone galattico. Non possiamo vedere i buchi neri stessi, ovviamente, ma possiamo vedere l'aumento della luminosità dei quasar.
Lavorando con questa ipotesi, un team di astronomi dell'Instituto de Astrofísica de Canarias ha esaminato l'effetto delle microlenti sui quasar per stimare il numero di buchi neri primordiali di massa intermedia nelle galassie.
'I buchi neri la cui fusione è stata rilevata da LIGO sono stati probabilmente formati dal collasso di stelle e non erano buchi neri primordiali'. -Evencio Mediavilla
Lo studio ha esaminato 24 quasar con lenti gravitazionali e i risultati mostrano che sono le stelle normali come il nostro Sole a causare l'effetto di microlente sui quasar distanti. Ciò esclude l'esistenza di una vasta popolazione di PBH nell'alone galattico. “Questo studio implica” afferma Evencio Mediavilla, “che non è affatto probabile che buchi neri con masse comprese tra 10 e 100 volte la massa del Sole costituiscano una frazione significativa della materia oscura”. Per questo motivo i buchi neri la cui fusione è stata rilevata da LIGO erano probabilmente formati dal collasso di stelle, e non erano buchi neri primordiali”.
A seconda della tua prospettiva, questo risponde ad alcune delle nostre domande sulla materia oscura o approfondisce solo il mistero.
Potremmo dover aspettare molto tempo prima di sapere esattamente cos'è la materia oscura. Ma i nuovi telescopi in costruzione in tutto il mondo, come il Telescopio Europeo Estremamente Grande , il Telescopio Magellano Gigante , e il Telescopio sinottico di grandi dimensioni , promettono di approfondire la nostra comprensione di come si comporta la materia oscura e di come modella l'Universo.
È solo questione di tempo prima che il mistero della materia oscura venga risolto.