Materia oscura è fatta da buchi neri? L’approccio del nuovo studio

Credito: Gam-Ol , Pixabay, ID: 6845365

I buchi neri e la materia oscura potrebbero essere la stessa cosa. È l’implicazione di un nuovo studio realizzato da scienziati dell’Agenzia Spaziale Europea, dell’Università di Miami e dell’Università di Yale. I ricercatori teorizzano, nel nuovo studio, che i buchi neri formatisi nelle primissime fasi dell’universo, i cosiddetti “buchi neri primordiali”, potrebbero essere alla base della composizione della stessa materia oscura.

Approccio teorizzato anche da Hawking negli anni 70

Nico Cappelluti, assistente professore di fisica a Miami e primo autore dello studio, spiega che la materia oscura, invece che essere fatta di particelle sconosciute, come oggi teorizzato, potrebbe essere composta dai buchi neri formatisi frazioni di secondo dopo il Big Bang. La cosa fu tra l’altro teorizzata anche da Stephen Hawking negli anni 70, come spiega lo stesso Cappelluti.
Secondo Cappelluti una cosa del genere avrebbe implicazioni importanti. Quella principale risiede nel fatto che non ci sarebbe bisogno più di spiegare la materia oscura, un problema ad oggi ancora insormontabile.

Teoria spiegherebbe anche esistenza dei buchi neri supermassicci

L’altro aspetto risiede nel fatto che questa teoria spiegherebbe come hanno fatto i buchi neri a diventare supermassicci. I buchi neri supermassicci sono buchi neri dalla massa enorme, a volte di milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole. L’enigma risiede semplicemente nella mancata risposta a questa domanda: come hanno fatto ad acquisire così tanta materia in un tempo, quello dell’età dell’universo (meno di 14 miliardi di anni), così “breve”?

La teoria della formazione dei buchi neri attuale

Le teorie che oggi spiegano la formazione dei buchi neri, infatti, non sono per nulla d’aiuto nel rispondere a questa domanda. Queste teorie presumono che per la formazione di un buco nero dovrebbe prima formarsi ed esistere una stella la quale poi dovrebbe, alla fine della sua esistenza, collassare dando origine ad un buco nero (non ancora supermassiccio). A questo punto il buco nero dovrebbe poi cominciare ad inglobare moltissimi oggetti circostanti assumendo una massa enorme.
Inoltre la massa di ogni galassia sembra essere proporzionale a quella del buco nero supermassiccio che si trova al suo centro, un altro piccolo “mistero”.

Cosa sono i buchi neri primordiali

I buchi neri primordiali dovrebbero essersi formati durante le prime fazioni del primo secondo dopo il Big Bang a causa di fluttuazioni nella densità dell’universo. Queste fluttuazioni dovrebbero aver creato delle microregioni “grumose” con una piccola porzione di massa extra. Queste microregioni sono poi collassate dando origine ai buchi neri. Questo è l’approccio teorico proposto per la prima volta da Hawking e dal fisico Bernard Carr.

Il nuovo studio

Nel loro nuovo studio Cappelluti, Priyamvada Natarajan (professore di astronomia e fisica a Yale) e Günther Hasinger, direttore scientifico dell’Agenzia Spaziale Europea, appoggiano questa teoria con qualche piccola modifica. Una di esse risiede nel fatto che i buchi neri primordiali si sarebbero poi trasformati in buchi neri supermassicci “divorando” gas e stelle nelle vicinanze oppure fondendosi con altri buchi neri. In tal senso, come spiega Natarajan, i buchi neri primordiali potrebbero essere i “semi” di tutti buchi neri supermassicci che vediamo oggi.
“Quello che trovo personalmente super eccitante di questa idea è come unifica elegantemente i due problemi davvero impegnativi su cui lavoro, quello di sondare la natura della materia oscura e la formazione e la crescita dei buchi neri, e li risolve in un colpo solo”, spiega il ricercatore.

Note

  1. Are black holes and dark matter the same?

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