La materia oscura, una delle sostanze più strane dell'universo, è diventata ancora più strana. Secondo alcuni ricercatori infatti questo materiale misterioso (e invisibile) potrebbe moltiplicarsi convertendo la materia ordinaria in più materia oscura. Questo tipo di moltiplicazione è chiamato crescita esponenziale e si manifesta continuamente nei modelli della natura, secondo una precedente ricerca pubblicata su Nature.
La materia oscura è stata un enigma cosmologico da quando il leggendario astronomo svizzero Fritz Zwicky lo descrisse per la prima volta in un articolo del 1933. È il gemello invisibile e intoccabile della materia regolare, o "barionica", che costituisce tutte le cose che possiamo vedere nell'universo: la Terra, le stelle, gli alberi e persino le persone. Gli scienziati non sono sicuri di cosa sia fatta la materia oscura o di come sia nata, ma sanno che costituisce circa l'85% di tutta la materia nell'universo, secondo il CERN.
Ma se la materia oscura non interagisce con la luce, e quindi gli scienziati non possono vederla, come possono dire che la materia oscura è così onnipresente? La materia oscura divulga la sua esistenza attraverso i suoi effetti gravitazionali su altri oggetti celesti, come stelle e persino intere galassie. Ad esempio, i ricercatori della NASA hanno catturato alcuni ammassi stellari che esercitano molta più gravità di quanto dovrebbe essere possibile in base alla quantità di materia visibile che contengono. "Queste osservazioni non avrebbero senso senza la presenza di materia oscura", ha spiegato, a Live Science, Kevork Abazajian, cosmologo dell'Università della California, Irvine.
Il meccanismo appena proposto suggerisce che la nuova materia oscura proviene dalla materia normale. Adam Green, un fisico dell'Università di St. Thomas in Minnesota, ha scritto sul blog ParticleBites che un importante meccanismo più antico, chiamato "freeze-out", postula che la materia oscura si sia formata nell'universo primordiale, quando tutte le particelle sono state schiacciate insieme in una zuppa calda e densa. Secondo questa teoria, la stragrande maggioranza di queste particelle è iniziata come materia oscura, che è stata distrutta non appena è entrata in contatto con la materia regolare (un fenomeno noto chiamato annichilazione). Il contrario di questa reazione teorica, in cui la materia oscura ha sostituito l'abbondante materia regolare nell'universo primordiale, è noto come "freeze-in".
Ruderman e i suoi co-autori hanno portato il modello freeze-in all'estremo. Suggeriscono che all'inizio, la materia regolare superava di molto la materia oscura, ma questa situazione cominciò a cambiare molto rapidamente. Hanno ipotizzato che quando una particella di materia oscura è entrata in contatto con un'altra particella, ha annientato l'altra particella e prodotto due particelle di materia oscura. Questo processo è simile al modo in cui altre particelle fondamentali, come positroni ed elettroni, si annichiliscono a vicenda per produrre due fotoni. A differenza del meccanismo di congelamento, questo modello produce materia oscura a una velocità esponenziale, piuttosto che logaritmica (o che rallenta gradualmente). "È un meccanismo completamente diverso. Ed è interessante da esplorare", ha affermato Abazajian, che non è stato coinvolto nello studio. Se questo è davvero il vero meccanismo, offre una solida spiegazione per l'attuale rapporto sei a uno tra materia oscura e materia regolare.
Ma se la materia oscura converte tutto il resto in più materia oscura, significa che l'intero universo è destinato a diventare un unico grande blob di materia oscura?
Non necessariamente. "Se continuasse troppo a lungo, si finirebbe con un universo con molta più materia oscura del nostro", ha spiegato Ruderman. Ma il nuovo meccanismo funziona solo a una temperatura estremamente elevata. Quando l'universo si raffreddò, spiega Ruderman, la reazione cessò e la quantità di materia oscura divenne fissa. "È una proprietà universale di equilibrio." Tuttavia, il modello di crescita esponenziale rimane solo uno dei numerosi possibili meccanismi per spiegare la materia oscura. "In questo momento", ha detto Ruderman, "abbiamo più domande che risposte".
