Calcolare quanta materia barionica esiste nelle regioni spaziali

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Una luce sulla materia ordinaria mancante. La materia ordinaria mancante non si riesce a osservare direttamente perché estremamente dispersa nello spazio. Un nuovo studio mostra però che può essere stimata da come viene diffusa nello spazio la radiazione dei misteriosi lampi radio veloci.

Impulsi radio della durata di alcuni millisecondi, provenienti da galassie lontane e da direzioni casuali del cielo visibile. Si manifestano così i lampi radio veloci (fast radio burst, o FRB), i segnali che fanno perdere il sonno agli astrofisici impegnati da alcuni decenni a cercare di spiegarne l’origine, finora senza successo.

Illustrazione di un lampo radio veloce (©ICRAR) 
Illustrazione di un lampo radio veloce (©ICRAR)

Ora però Jean-Pierre Macquart della Curtin University a Perth, in Australia, e colleghi dimostrano in un articolo pubblicato su “Nature” che questi enigmatici segnali provenienti dal cosmo profondo sono la chiave per fare luce su un altro mistero: quello della materia ordinaria mancante dell’universo, prevista per via teorica ma finora mai rilevata (da non confondere con la materia oscura, che rappresenta circa l’85 per cento della materia totale dell’universo, e che è tuttora elusiva).

È a partire dai primi anni novanta infatti che gli astronomi hanno iniziato a “inventariare” tutta la materia barionica, cioè ordinaria, che costituisce le galassie, le stelle e i gas intergalattici. Il primo passo è stata una stima basata sulla materia teoricamente prodotta nel big bang, confermata poi in modo abbastanza preciso dall’osservazione dell’eco di quell’evento che permea ancora l’universo in ogni direzione: il fondo cosmico a microonde.

Quando però si osserva direttamente il cosmo, le misure rendono conto solo di una minima parte della materia ordinaria prevista teoricamente. Il problema è che che tre quarti circa di essa si trova in uno stato altamente diffuso.

“Lo spazio intergalattico è molto rarefatto: la materia mancante potrebbe essere dispersa con una media di uno o due atomi in un volume grande come una stanza” ha spiegato Macquart. “E’ per questo che è molto difficile rilevarla usando tecniche tradizionali e telescopi”.

Macquart e colleghi hanno così intrapreso una via sperimentale indiretta per stimare quanta materia ordinaria c’è nelle diverse regioni del cosmo, grazie alla possibilità di determinare con precisione le distanze delle sorgenti degli FRB offerta dall’Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), presso il Murchison Radio-astronomy Observatory, situato in Australia occidentale.

“Il passaggio cruciale è che la radiazione dei lampi radio veloci viene diffusa dalla materia ordinaria mancante nello stesso modo in cui la luce bianca solare si separa nelle sue diverse componenti attraversando un prisma”, ha continuato Macquart. “Ora siamo in grado di misurare le distanze di un numero sufficiente di lampi radio veloci e determinare la densità dell’universo: ce ne servivano solo sei per trovare questa materia mancante”.

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