Gli astronomi dell'Università di Zurigo e dell'ETH di Zurigo, insieme ad altri ricercatori internazionali, hanno scoperto una grande quantità invisibile di "materia oscura" vicino al Sole.
I loro risultati sono coerenti con la teoria che la Via Lattea è circondata da un massiccio "alone" di materia oscura, ma questo è il primo studio del suo genere ad utilizzare un metodo rigorosamente testato con i dati provenienti da simulazioni di alta qualità. Gli autori hanno anche scoperto che la materia oscura potrebbe essere un nuovo componente subatomico presente nella nostra galassia.
La materia oscura fu proposta dall'astronomo svizzero Fritz Zwicky nel 1930. Egli scoprì che gli ammassi di galassie erano riempiti da una misteriosa materia oscura che impediva loro di fluttuare. Contemporaneamente, Jan Oort nei Paesi Bassi scoprì che la densità della materia in prossimità del Sole era quasi il doppio di quanto avrebbe dovuto essere. Nei decenni successivi, gli astronomi hanno sviluppato una teoria della materia oscura e della formazione delle strutture che spiegano le proprietà degli ammassi e delle galassie nell'Universo, ma la quantità di materia oscura nel quartiere solare è rimasta misteriosa.
Per decenni dopo le misurazione di Oort, nuovi studi trovarono circa 3-6 volte più materia oscura del previsto. L'anno scorso i nuovi dati e un nuovo metodo ne ha sostenuto molto meno del previsto. La comunità è rimasta perplessa, ritenendo che le osservazioni e le analisi semplicemente non erano abbastanza sensibili per eseguire una misurazione affidabile.
Ora un team internazionale, guidato da ricercatori dell'Università di Zurigo, con la partecipazione del Politecnico federale di Zurigo, hanno sviluppato una nuova tecnica. I ricercatori hanno utilizzato una simulazione della Via Lattea per testare la sua massa prima di applicarla ai dati reali. Questo ha prodotto una serie di sorprese: hanno notato che le tecniche standard utilizzate nel corso degli ultimi venti anni erano di parte, tendendenti sempre a sottovalutare la quantità di materia oscura.
I ricercatori hanno poi sviluppato una nuova tecnica imparziale recuperando la risposta corretta dai dati simulati. Applicando la loro tecnica per le posizioni e le velocità di migliaia di stelle nane arancioni K vicino al Sole, hanno ottenuto una nuova misura della densità locale della materia oscura.
"Siamo sicuri al 99% che vi sia la materia oscura vicino al Sole", dice l'autore principale Silvia Garbari. In effetti, se non altro, la densità favorita degli autori della materia oscura è un pó alta: essi hanno scoperto che la materia oscura è maggiore del 90% più di quanto previsto. C'è una probabilità del 10% che questo sia soltanto un flusso statistico, ma se i dati futuri confermeranno questo alto valore, le implicazioni saranno eccitanti, secondo quanto ci ha spiegato Silvia: "Questa potrebbe essere la prima prova della presenza di un "disco di materia oscura nella nostra galassia", come recentemente previsto dalla teoria e dalle simulazioni numeriche sulla formazione delle galassie, o potrebbe significare che l'alone di materia oscura della nostra galassia è schiacciato, aumentando la densità locale della materia oscura".
Molti fisici stanno proponendo le loro teorie sulla materia oscura, che sia in realtà una nuova particella fondamentale, che interagisce molto debolmente con la materia normale, ma è abbastanza forte per essere rilevata negli esperimenti in profondità nel sottosuolo.
Una misura accurata della densità locale della materia oscura è vitale per tali esperimenti come dice il co-autore Prof. George Lake: "Se la materia oscura fosse una particella fondamentale, miliardi di queste particelle passano attraverso il vostro corpo per in questo momento.
I fisici sperimentali sperano di acquisire solo alcune di queste particelle ogni anno in esperimenti come XENON e CDMS attualmente in funzione. Conoscere le proprietà locali della materia oscura è la chiave per rivelare che tipo di particella essa è".
Image credit: University of Zurich)
Traduzione A cura di Arthur McPaul
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