Anche se dovrebbe essere estremamente comune nell'universo, la materia oscura si è dimostrata difficile da rilevare. Ora i ricercatori hanno proposto un nuovo metodo intrigante per individuarlo: alla ricerca di onde d'urto mentre gli "asteroidi" di materia oscura si scontrano con le stelle.
La materia oscura guadagna il suo nome un po' spettrale perché non riflette, assorbe o emette luce, il che ovviamente la rende difficile da osservare. Ma gli scienziati sono abbastanza sicuri che sia lì perché interagisce con la luce e la materia regolare attraverso la sua immensa influenza gravitazionale. Ciò influenza i movimenti delle stelle e di altri oggetti astronomici, e da questo è stato calcolato che ci dovrebbe essere cinque volte più materia oscura nell'universo rispetto alla materia normale.
In un nuovo studio, i ricercatori dello SLAC National Accelerator Laboratory e dell'Université Paris Saclay propongono un modo nuovo per rilevare potenzialmente la materia oscura nel cosmo. Il team afferma che quando la materia oscura passa attraverso le stelle, crea segnali unici che potrebbero essere raccolti dai telescopi.
Parte della sfida di rilevare la materia oscura è che molte delle sue proprietà rimangono sconosciute, compresa la massa delle particelle che la compongono. Per questo studio, il team si è concentrato su grumi che avrebbero la massa equivalente di un asteroide.
"La maggior parte degli esperimenti ha cercato materia oscura fatta di particelle separate, ciascuna pesante quanto un nucleo atomico, o grumi massicci come pianeti o stelle", ha spiegato Kevin Zhou, autore dello studio, in un'intervista con Phys.org. "Eravamo interessati al caso intermedio di materia oscura delle dimensioni di un asteroide, difficile da testare sperimentalmente, dal momento che gli asteroidi scuri sarebbero troppo rari per impattare sulla Terra, e troppo piccoli per essere visti nello spazio".
Se esistono, ci si aspetta che questi asteroidi di materia oscura passino occasionalmente attraverso oggetti astronomici, e questo potrebbe essere il modo in cui alla fine si rivelano. Il team afferma che quando un asteroide di materia oscura sfreccia attraverso una stella a velocità supersoniche, dovrebbero creare onde d'urto. Quando queste onde raggiungono la superficie della stella, dovrebbero produrre un segnale di breve durata di luce ottica, ultravioletta e a raggi X, che potrebbe essere rilevata dai telescopi.
Un problema è che questi segnali assomiglierebbero a brillamenti che le stelle emettono naturalmente, ma il team afferma che basterebbe concentrare la ricerca su stelle a basse emissioni UV, come le nane arancioni, e quelle situate in densi ammassi globulari dove c'è una maggiore concentrazione di materia oscura. Ciò renderebbe più facile vedere un picco di segnali al di sopra dello sfondo che i brillamenti produrrebbero.
Il team afferma che i telescopi esistenti e futuri potrebbero essere in grado di raccogliere questi segnali, e non avrebbero nemmeno bisogno di puntarli in un punto specifico ma che gli astronomi potrebbero rintracciare questi brillamenti analizzando altri dati.
In un certo senso, questa nuova intrigante idea è simile alle versioni in scala dei tipi di esperimenti già svolti qui sulla Terra alla ricerca di materia oscura. Molti di questi esperimenti utilizzano enormi serbatoi di fluidi esotici immagazzinati in condizioni tranquille e calme, con l'idea che se una particella di materia oscura dovesse passare attraverso di essa potrebbe urtare il nucleo di un atomo in un serbatoio, creando un lampo di luce che può essere rilevato dagli strumenti. Questa nuova tecnica funziona in modo simile, ma scambia gli atomi per le stelle e le particelle di materia oscura per i grumi delle dimensioni di un asteroide.
Altri studi hanno proposto altri modi per individuare potenzialmente segni di materia oscura nel cosmo, tra cui lampi di raggi X inspiegabili nelle galassie, lampi di luce intorno alle stelle di neutroni o persino nubi di materia oscura che trascinano i buchi neri e rallentano i loro giri.
Con la ricerca della materia oscura che comprende così tante idee molto diverse, c'è la possibilità che potremmo ottenere alcuni nuovi intriganti indizi nel prossimo futuro che potrebbero svelare uno dei misteri cosmici più sconcertanti di tutti i tempi.