Le osservazioni delle stelle più antiche della Galassia hanno aiutato gli astrofisici a scoprire che la velocità di movimento della materia oscura in prossimità della Terra e del Sole è inaspettatamente bassa, rendendo difficile trovarla in futuro, secondo un articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
“Quando una particella di energia oscura si scontra con il nucleo di un atomo di materia" ordinaria ", il processo della loro collisione è simile a quello che accade quando due palle da biliardo si colpiscono. Le conseguenze di questo "incidente" dipendono da due parametri: la massa delle particelle e la velocità del loro movimento. In altre parole, più velocemente la materia oscura si muove, più evidenti saranno le sue tracce”, afferma Mariangela Lisanti della Princeton University (USA).
Per molto tempo gli scienziati hanno creduto che l'universo fosse costituito da materia visibile, che costituisce la base di stelle, buchi neri, nebulose, ammassi di polvere e pianeti. Ma le prime osservazioni della velocità delle stelle nelle galassie più vicine a noi hanno mostrato che le stelle alla loro periferia si muovono a una velocità incredibilmente alta, circa 10 volte superiore a quella mostrata dai calcoli basati sulle masse di tutte le stelle.
La ragione di ciò, secondo gli scienziati, era la cosiddetta materia oscura, una sostanza misteriosa, che rappresenta circa il 75% della massa di tutta la materia nell'Universo. Tipicamente, ogni galassia ha circa 8-10 volte più materia oscura di quella visibile, e questa materia oscura tiene le stelle al loro posto e impedisce loro di "disperdersi".
Negli ultimi anni, grazie alle immagini di Hubble di alcune galassie relativamente poco studiate, gli scienziati hanno iniziato a notare che molte galassie piccole e nane si comportano in modo abbastanza diverso da quanto prevedono le teorie, tenendo conto dell'esistenza di questa misteriosa sostanza.
Ulteriori problemi, come nota Lisanti, sono creati dal fatto che oggi astronomi e cosmologi non sanno quanto velocemente si muove la materia oscura nella nostra Galassia e nei suoi vicini più prossimi, il che complica in modo significativo il lavoro dei rilevatori di materia oscura "diretti" che cercano di catturare le tracce delle sue collisioni. con atomi di xeno-137 e altri gas nobili rari.
Il suo team ha trovato un modo per risolvere questo problema attirando l'attenzione su un fatto interessante della storia della vita delle stelle più antiche della Via Lattea. Questi luminari, come notano gli astronomi, sono nati circa 10-12 miliardi di anni fa, in un momento in cui la nostra Galassia stava appena iniziando a formarsi e stava assorbendo attivamente le galassie nane vicine.
A quel tempo, secondo i ricercatori, il cosiddetto alone - una "ciambella" di materia oscura che circonda la Via Lattea e altre metropoli stellari - non si era ancora formato, poiché nuove riserve di questa misteriosa sostanza scorrevano costantemente nella Galassia, accompagnate da nuvole di gas e stelle appena nate.
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Per questo motivo, gli anziani luminari che vivono oggi nelle sue periferie devono, in media, muoversi alla stessa velocità con cui la materia oscura ruota attorno al centro della Via Lattea, che può essere utilizzata per calcolare questo parametro, senza avere la più pallida idea di altre proprietà di questa misteriosa sostanza.
Guidati da questa idea, gli scienziati hanno cercato di calcolare la velocità di movimento della materia oscura in prossimità della Terra utilizzando una mappa del cielo notturno preparata dal progetto SDSS e un modello computerizzato della galassia.
Queste misurazioni hanno mostrato inaspettatamente che le nuvole di materia oscura situate vicino al sistema solare dovrebbero muoversi notevolmente più lentamente di quanto previsto dalla teoria. Tali discrepanze, come sottolineano Lisanti e i suoi colleghi, indicano gravi lacune teoriche che potrebbero ostacolare notevolmente i fisici nella ricerca di tracce di questa sostanza sfuggente.
