Con le onde gravitazionali potremmo aver scoperto anche la materia oscura

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A proporlo è un team di fisici della Johns Hopkins University. Stando ai loro calcoli le onde gravitazionali osservate da Ligo sono infatti compatibili con la rilevazione di due buchi neri primordiali, corpi celesti che potrebbero fornire una risposta al mistero della materia oscura.
Lo scorso settembre l’osservatorio Ligo ha effettuato una delle scoperte più importanti della fisica monderna. Lavorando insieme ai colleghi dell’Europeo Virgo (che ha sede in Italia), gli scienziati hanno infatti dimostrato l’esistenza delle onde gravitazionali, confermando le previsioni e i calcoli di Albert Einstein, e aprendo le porte a un nuovo metodo di indagine con cui studiare la natura dell’Universo. Impossibile fare di più in una volta sola, giusto? E invece c’è chi pensa che Ligo potrebbe aver fatto letteralmente jackpot, scoprendo non solo le onde gravitazionali, ma misurando anche, per la prima volta, segnali provenienti direttamente dalla materia oscura. A proporlo è un team di ricercatori della Johns Hopkins University, secondo cui i segnali registrati dal Ligo potrebbero essere stati prodotti da una coppia di buchi neri primordiali: corpi celesti mai osservati fino a oggi, che potrebbero rappresentare la risposta al mistero della materia mancante nel nostro universo.

Materia oscura, ecco gli indizi che abbiamo

Per capire di cosa parlino i ricercatori però bisogna fare un passo in dietro. Nell’ultimo secolo, la fisica ha fatto passi da gigante nello studio dell’universo, ma più le scoperte progredivano, più gli scienziati si rendevano conto di trovarsi di fronte ad un imbarazzante verità: non riusciamo a trovare quasi il 90 della materia che dovrebbe circondarci secondo il modello cosmologico standard, quello del Big Bang per intenderci. L’unica soluzione, per non buttare alle ortiche tutto quello che sappiamo sull’origine del nostro Universo, è che esista un tipo di materia con una massa e un’attrazione gravitazionale (come quella tradizionale), ma impossibile da rilevare, perché non emette radiazioni elettromagnetiche (ed è quindi invisibile ai telescopi).

Gli scienziati hanno chiamato questa misteriosa sostanza materia oscura, e non potendola osservare direttamente, hanno iniziato a cercarla con altri metodi. Essendo dotata di una massa, deve poter influenzare l’orbita dei corpi celesti tradizionali, e la sua esistenza è quindi potenzialmente dimostrabile osservando il moto di pianeti, stelle e galassie. In effetti, diversi indizi raccolti in questo modo potrebbero confermare l’esistenza della materia oscura, ma nessuna delle prove raccolte fino ad oggi è sufficiente a dire a dimostrarne l’esistenza una volta per tutte.

È qui che entra in gioco la scoperta del Ligo dello scorso settembre. Le onde gravitazionali osservate sarebbero infatti state prodotte dalla fusione di due buchi neri, di cui i ricercatori sono riusciti a stabilire la massa: rispettivamente 36 e 29 volte quella del nostro Sole. C’è un però: le loro dimensioni sono inferiori a quelle di un buco nero tradizionale, e troppo grandi per poter parlare di buchi neri super massivi, come quelli che si suppone si trovino al centro delle galassie. Di cosa si tratta dunque? Per gli scienziati del Ligo rimane un mistero intrigante, uno dei tanti che indagheremo nella nuova stagione di indagini astronomiche aperta dalle onde gravitazionali.

I ricercatori della Johns Hopkins University però ritengono di avere già una risposta. Stando ai loro calcoli, pubblicati sulla rivista Physical Review Letters, le dimensioni dei corpi celesti osservati dal Ligo sono infatti perfettamente compatibili con quelle di due buchi neri primordiali, e in particolare nel caso in cui questi corpi celesti rappresentino proprio la materia oscura mancante nell’universo.

I buchi neri primordiali in effetti sono candidati ottimali. Si tratta infatti di corpi celesti estremamente densi, formatisi alla nascita del nostro universo non dal collasso di una stella (come accade con i buchi neri tradizionali), ma dai gas presenti durante i primi momenti che hanno seguito il Big Bang. Avendo tutte le caratteristiche di un buco nero, non sarebbero rilevabili attraverso radiazioni elettromagnetiche (i buchi neri le catturano), ed essendo nati all’inizio della storia dell’Universo è difficile prevederne la presenza e la quantità. Proprio come accade per la materia oscura.

La scoperta del Ligo dunque potrebbe rivelarsi ancora più importante di quanto pensassimo, se l’ipotesi proposta nel nuovo lavoro sarà in futuro confermata. Sono gli stessi ricercatori della John Hopkins però a ricordare che la loro, per ora, rimane solamente un’ipotesi. “Non stiamo dicendo che questa è la materia oscura”, chiarisce infatti Marc Kamionkowski, uno degli autori della nuova ricerca. “E non scommetteremmo nemmeno che le cose stiano davvero così. La nostra per ora è solamente un’ipotesi intrigante”.

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