Le nuvole di bosoni svelerebbero nuovi indizi sulla materia oscura

Un illustrazione di un buco nero da dove scaturirebbero i bosoni
Un illustrazione di un buco nero.

La caccia alle onde gravitazionali, le increspature nello spazio-tempo causate da grandi cataclismi cosmici, potrebbe aiutare a risolvere uno dei misteri dell’Universo: la materia oscura. I ricercatori stanno utilizzando strumenti potenti, come l’avanzato Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), advanced Virgo e KAGRA, che rilevano onde gravitazionali per individuare potenziali nubi di bosoni. Queste nuvole, costituite da particelle subatomiche ultraleggere quasi impossibili da rilevare, potrebbero essere una possibile fonte di materia oscura, che rappresenta circa l’85% di tutta la materia nell’Universo.

Gli ultimi studi

Un importante studio internazionale (rif.) condotto nella collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA e co-guidato da ricercatori dell’Australian National University (ANU), offre uno dei migliori indizi finora per dare la caccia a queste particelle subatomiche cercando le onde gravitazionali causate da nuvole di bosoni che circondano buchi neri.

La dott.ssa Lilli Sun, del Centro ANU per l’astrofisica gravitazionale, ha affermato che lo studio è stato il primo sondaggio di tutto il cielo per cercare le onde gravitazionali previste provenienti da possibili nuvole di bosoni vicino a buchi neri in rapida rotazione. “È quasi impossibile rilevare queste particelle di bosoni ultraleggeri sulla Terra”, ha detto la dottoressa Sun.

“Le particelle, se esistono, hanno una massa estremamente piccola e raramente interagiscono con altro, che è una delle proprietà chiave che la materia oscura sembra avere”. La materia oscura è materiale che non può essere visto direttamente, ma sappiamo che esiste per l’effetto che ha sugli oggetti che possiamo osservare.

“Ma cercando le onde gravitazionali emesse da queste nuvole potremmo essere in grado di rintracciare queste sfuggenti particelle di bosone e possibilmente decifrare il codice della materia oscura. Le nostre ricerche potrebbero anche permetterci di escludere alcune particelle di bosoni ultraleggeri che secondo le nostre teorie potrebbero esistere. “

La continua analisi delle onde gravitazionali

Il Dr. Sun, anche ricercatore associato presso l’ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), ha affermato che i rilevatori di onde gravitazionali hanno permesso ai ricercatori di esaminare l’energia dei buchi neri in rapida rotazione. “Crediamo che questi buchi neri intrappolino un numero enorme di particelle di bosoni nel loro potente campo gravitazionale, creando una nuvola. Questa delicata danza continua per milioni di anni e continua a generare onde gravitazionali che sfrecciano nello spazio”, ha detto.

Sebbene i ricercatori non abbiano ancora rilevato onde gravitazionali dalle nuvole di bosoni, il dott. Sun ha affermato che la scienza delle onde gravitazionali ha aperto porte che in precedenza erano chiuse agli scienziati. “La scoperta di onde gravitazionali non solo forniscono informazioni su misteriosi oggetti compatti nell’Universo, come buchi neri e stelle di neutroni, ma ci permettono anche di cercare nuove particelle e materia oscura”, ha detto.

“I futuri rivelatori di onde gravitazionali apriranno sicuramente più possibilità. Saremo in grado di raggiungere più in profondità l’Universo e scoprire ulteriori informazioni su queste particelle. Ad esempio, la scoperta di nubi di bosoni fornirebbe importanti informazioni sulla materia oscura e aiuterebbe a far avanzare altre ricerche sulla materia oscura. Farebbe inoltre avanzare la nostra comprensione della fisica delle particelle in modo più ampio”.

Le conclusioni

Lo studio ha anche gettato luce sulla possibilità che le nuvole di bosoni esistano nella nostra galassia. Il Dr. Sun ha affermato che la forza di qualsiasi onda gravitazionale dipende dall’età della nuvola, con quelle più vecchie che inviano segnali più deboli. “La nube di bosoni si restringe mentre perde energia inviando onde gravitazionali”, ha detto il dott. Sun. “Abbiamo appreso che un particolare tipo di nube bosonica di età inferiore a 1.000 anni non è probabile che esista da nessuna parte nella nostra galassia. Mentre è improbabile che le nuvole che hanno fino a 10 milioni di anni esistano entro circa 3.260 anni luce dalla Terra”.

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