Un'analisi statistica di 740 esplosioni di supernova ha mostrato che i buchi neri non possono rappresentare più del 40% del volume di materia oscura nell'Universo, il che a sua volta spinge un altro chiodo nella bara della teoria degli oggetti alone astrofisici massicci compatti. Secondo questa teoria, i buchi neri primordiali potrebbero essere la fonte della materia oscura. L'osservazione di due scienziati americani dell'Università della California a Berkeley mette in dubbio questa teoria.
Nel febbraio 2016, gli scienziati del Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) hanno annunciato una nuova era per l'astronomia. I ricercatori hanno scoperto per la prima volta le onde gravitazionali predette create da una coppia di buchi neri in collisione. A parte la straordinaria natura della scoperta stessa, la scoperta delle onde gravitazionali ha fatto rivivere la vecchia teoria secondo cui la materia oscura è un derivato di oggetti massicci astrofisici compatti (MACHO), oggetti ultra densi che non emettono luce.
Secondo le ipotesi moderne, la materia oscura può rappresentare fino all'85 percento del volume di tutta la materia nell'Universo, ma i fisici non hanno ancora scoperto questa materia, quindi non sanno cosa sia. Il tema dell'esistenza della materia oscura ha attirato discussioni attive attorno a sé dopo che l'astronomo americana Vera Rubin negli anni '70, studiando le curve di rotazione delle galassie, ha rivelato discrepanze tra il movimento circolare previsto delle galassie e il movimento osservato (le stelle ai margini delle galassie dovrebbero ruotare più lentamente di quelle che sono più vicine al centro galattico, ma l'osservazione ha mostrato che la velocità di rotazione delle stelle esterne e interne era effettivamente la stessa). Questo fatto, noto come "problema di rotazione della galassia", è diventato una delle principali prove dell'esistenza della materia oscura. Tuttavia, la questione sequale materia oscura è ancora rimasta e rimane aperta.
Nel corso dei prossimi decenni, molti candidati sono stati proposti per il ruolo della materia oscura. Le più popolari oggi sono particelle come assioni o particelle che interagiscono debolmente. Tuttavia, gli oggetti (in particolare i buchi neri) proposti diversi decenni prima dalla teoria MACHO erano considerati la principale fonte di materia oscura. Secondo questa teoria, la materia oscura è in realtà costituita da particelle barioniche (particelle di materia ordinaria che possono essere viste) che si muovono nello spazio interstellare, essendo scollegate da qualsiasi sistema planetario e praticamente (o completamente) non emettono energia. Secondo la teoria, MACHO potrebbe rappresentare stelle di neutroni, nane brune, pianeti orfani e buchi neri primordiali apparsi poco dopo il Big Bang.
Negli anni '90 la teoria degli oggetti MACHO è passata di moda. Gli scienziati hanno concentrato la loro ricerca sulla fonte della materia oscura nelle particelle, ma la recente scoperta di LIGO ha riacceso l'interesse per i buchi neri come possibile spiegazione della materia oscura invisibile.
Poiché gli oggetti MACHO, secondo la teoria, non emettono alcuna energia, per l'osservatore questi oggetti saranno "scuri", cioè invisibili. Sulla base di ciò, i ricercatori si aspettavano di rilevarli utilizzando l'effetto del microlensing gravitazionale. Questo è il fenomeno di curvatura delle onde luminose dell'oggetto osservato rispetto all'osservatore dovuto al campo gravitazionale molto potente di oggetti molto densi e massicci situati tra l'oggetto osservato e l'osservatore. Questo effetto può aumentare notevolmente la luminosità di stelle molto distanti da noi e permetterci di vedere quegli oggetti che non possono essere visti con i normali metodi di osservazione tradizionali. Il ruolo delle lenti gravitazionali può essere svolto, ad esempio, da galassie, ammassi galattici e anche buchi neri.
I fisici Miguel Tsumalakraregi e Urosh Selyak dell'Università della California, Berkeley, hanno eseguito sofisticate analisi dei dati da 740 esplosioni di supernova - esplosioni di stelle estremamente luminose - per tracciare il contributo dei buchi neri primordiali alla curvatura e all'amplificazione della luce di supernova. Le esplosioni di supernova sono spesso utilizzate dagli astronomi per misurare le distanze nell'universo, perché questi oggetti hanno un'incredibile luminosità, che diminuisce molto lentamente, consentendo calcoli. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Physical Review Letters.
Gli scienziati hanno ipotizzato che una deviazione della luminosità di diversi decimi di percento, indicante l'effetto del microlensing sui buchi neri e spiegata dalla massa di materia oscura invisibile, si sarebbe trovata in almeno 8 delle 740 supernove osservate. Tuttavia, gli scienziati non hanno trovato una singola deviazione che indichi la microlente su un buco nero.
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I risultati dello studio non escludono i buchi neri come fonti di materia oscura, ma limitano significativamente il loro contributo al suo volume all'interno dell'Universo. Si stima che, anche se i buchi neri contribuiscono ai fenomeni associati alla materia oscura, non è più del 40%. Secondo gli autori, hanno già e non hanno ancora pubblicato i risultati di un'analisi più completa, che ha coperto più di 1.000 supernove e li costringe ad abbassare ulteriormente questa cifra, fino a un massimo del 23%.
“Siamo tornati di nuovo alle normali discussioni. Cos'è la materia oscura? Sembra che non abbiamo buone opzioni. Questa è una sfida per le prossime generazioni , afferma il professor Urog Selyak.
