LIGO potrebbe aver scoperto la materia oscura in caso di incidente

Quando gli scienziati che lavoravano al Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) scoprirono le onde gravitazionali a febbraio, segnarono la fine di una ricerca lunga un secolo di qualcosa che i fisici sapevano esistessero, ma che non riuscirono a identificare e identificare.

Forse, ci siamo imbattuti in una gemma rara con quella scoperta, e inavvertitamente ucciso due uccelli di 100 anni con una fava. Un nuovo articolo scritto da fisici della Johns Hopkins University e pubblicato in Lettere di revisione fisica indaga se la fusione del buco nero che ha prodotto le onde gravitazionali e sia stata osservata da LIGO contenesse anche un segnale che conferma l'esistenza della materia oscura.

La materia oscura, inizialmente ipotizzata nel 1922, costituisce l'85% di tutta la materia nell'universo. Ma a differenza della materia ordinaria, gli scienziati non sono mai stati in grado di osservarlo e misurarlo. Sappiamo che esiste, perché abbiamo visto alcune cose strane che accadono nell'universo che potrebbero essere solo il risultato di una massiccia accumulazione di materia che crea un effetto gravitazionale. Sfortunatamente, rimane nascosto - e gli scienziati hanno passato praticamente un secolo a cercarlo senza successo.

A febbraio, gli scienziati hanno utilizzato un paio di interferometri per osservare i segnali estremamente deboli - i cinguettii - che derivano da onde gravitazionali (essenzialmente increspature nello spazio-tempo prodotte da eventi ad alta energia). In questo caso, si trattava di due buchi neri - ognuno di circa 30 volte più massiccio del nostro sole - che si scontrano l'un l'altro a 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra. Quella collisione ha rilasciato 5,3 × 10 ^ 47 joule in energia.

Il team di ricerca JHU ha iniziato a chiedersi se il segnale LIGO contenesse anche qualcosa di più - qualcosa relativo alla materia oscura. L'intera indagine si concentra su qualcosa che si chiama "buchi neri primordiali" (PBHs) - un ipotetico primo lancio di Stephen Hawking del 1971 che suggerisce che l'universo primordiale fosse composto da diverse regioni dense con materiali grezzi cosmici che formano corpi stellari. Mentre i normali buchi neri sono il risultato di stelle crollate, le PBH erano quelle regioni che collassavano su se stesse. Quindi, le prime stelle si sarebbero formate vicino a questi PBH, che sono abbastanza piccoli da sostenere spesso intorno all'alone galattico - la parte di una galassia in cui si pensa che la materia oscura esista principalmente.

Sebbene l'idea che i PBH siano realmente là fuori si è tuffata nell'ultimo decennio o giù di lì, alcuni fisici pensano ancora che potrebbero essere possibili. Il team JHU non offre necessariamente alcuna prova affermativa che il segnale LIGO illustri la materia oscura; invece concludono che le misurazioni non escludono la nozione di un tasso previsto per la fusione di PBH all'interno di un alone galattico.

"Distinguere se un singolo evento dell'onda gravitazionale, o anche una certa popolazione di eventi, provenga da PBH materia oscura o da fonti astrofisiche tradizionali sarà scoraggiante. Tuttavia, ci sono alcune prospettive. A quanto pare, le fusioni di PBH saranno distribuite più come aloni su piccola scala della materia oscura e quindi sono meno probabilità di essere trovate in o vicino a galassie luminose rispetto alle fusioni black hole da più tradizionali fonti astrofisiche."

In altre parole, non possiamo ancora concludere che il segnale LIGO non era causato da un PBH associato a materia oscura. Il team di JHU suggerisce di concentrare gli studi sulle masse astrofisiche all'interno di aloni galattici che non possono essere definitivamente collegati a fonti note.

Una cosa è certa: la ricerca della materia oscura è diventata più strana.