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Verso una nuova fisica... Gli scienziati ritengono che la materia oscura sia una sostanza autoreattiva
Gli scienziati della Scuola Internazionale di Studi Avanzati in Italia ritengono che la materia oscura possa essere una sostanza autointeragente.
Gli scienziati sono giunti a questa conclusione nonostante l'opinione prevalente secondo cui la materia oscura è costituita da particelle fredde che non entrano mai in collisione con nulla e non interagiscono e rispondono solo alla gravità. Gli scienziati hanno pubblicato i risultati del loro studio sulla rivista "Astronomy and Astrophysicals".
Utilizzando simulazioni al computer, i ricercatori hanno analizzato ciò che sta accadendo all'interno di El Gordo ("l'uomo grasso" in spagnolo), un gigantesco ammasso di galassie a sette miliardi di anni luce dalla Terra.
I calcoli hanno mostrato che il modello standard della fisica generalmente accettato non spiega la differenza osservata in questo gruppo tra i punti di massima densità della materia oscura e gli altri suoi componenti massicci, ma può essere spiegata dalla cosiddetta SIDM (materia oscura autointeragente) modello, secondo il quale le particelle di materia oscura scambiano energia attraverso collisioni.
Riccardo Valdarnini, che ha condotto lo studio, ha spiegato: “È opinione diffusa che la materia oscura sia costituita da particelle fredde che non si scontrano mai con nulla e non interagiscono e rispondono solo alla gravità. Tuttavia, ci sono una serie di osservazioni e scoperte che lo hanno fatto non è stato spiegato con l’aiuto del Modello Standard”.
Dimostrare le proprietà di “collisione” della materia oscura e della teoria SIDM è estremamente difficile. Tuttavia, a una distanza di molti anni luce da noi, ci sono "laboratori" unici che possono essere molto utili a questo scopo: enormi accumuli di galassie con una massa di circa 10-15 masse solari, e El Gordo è uno dei il più grande di questi cluster conosciuti.
Secondo il Modello Standard, quando ammassi di galassie si fondono, il gas che costituisce parte della massa totale si comporterà diversamente dagli altri componenti, vale a dire la materia oscura e le strutture relativamente dense delle galassie stesse. Il gas dissiperà parte della sua energia iniziale. Per questo motivo, dopo la collisione, le regioni più dense di gas saranno più piccole rispetto a quelle più dense di materia oscura e di galassie.
L'ammasso di galassie El Gordo è costituito da due enormi sottoammassi, il gruppo nord-ovest e il gruppo sud-est. Si scopre che il picco della radiazione di raggi X nell’ammasso sud-orientale, che negli ammassi di galassie è associato al gas caldo galattico, è più grande nelle osservazioni rispetto al picco della materia oscura. Il centro di densità della materia oscura nell'ammasso nordoccidentale è spostato rispetto al centro di massa. Nell'ammasso Nord-Ovest la più alta densità di galassie non si trova al centro dell'ammasso.
Le simulazioni al computer hanno dimostrato che la situazione attuale potrebbe essere spiegata solo se la materia oscura interagisse con se stessa.
Tuttavia, ci sono anche incongruenze anche nel modello SIDM in cui l’attività della materia oscura è maggiore di quanto ipotizzato da questa teoria.
Ciò suggerisce che gli attuali modelli SIDM dovrebbero essere considerati solo approssimazioni e che i processi fisici fondamentali che descrivono le interazioni della materia oscura nelle grandi fusioni di ammassi sono più complessi di quanto possa essere adeguatamente rappresentato da un approccio basato sullo scattering delle particelle di materia oscura.