Guarda una galassia, cosa vedi? Probabilmente molte stelle. E seppellito tra quelle stelle, se guardassi abbastanza attentamente, potresti trovare pianeti, buchi neri, nani bianchi, asteroidi e ogni sorta di cianfrusaglie e punte assortite. Il solito ambiente galattico.
Quello che non vedresti è ciò che è gran parte di quella galassia veramente fatto di. Non vedresti l'invisibile, il nascosto. Non vedresti la maggior parte di quella massa galattica. Non vedresti la materia oscura.
Dark Matters Most
La materia oscura è un'ipotetica forma di materia, e in quell'ipotesi ci stai nuotando proprio ora. Per quanto ne sappiamo, sulla base di decenni di osservazioni attente e meticolose di tutto, dal movimento delle stelle all'interno delle galassie al movimento delle galassie all'interno dei cluster, ai primi momenti del big bang alla crescita della struttura attraverso l'intero universo (ad es. , ci abbiamo lavorato molto), il nostro cosmo non è ciò che sembra in superficie.
Il risultato principale: la maggior parte delle cose grezze nel nostro universo semplicemente non interagisce con la luce. Il suo solito nome è "materia oscura", ma potrebbe essere un nome migliore invisibile importa. Non siamo esattamente sicuri di cosa si tratti (stiamo ancora lavorando su quel bit), ma la materia oscura sembra essere una sorta di particella microscopica che inonda ogni galassia, infondendole di ulteriore massa. Poiché questa materia oscura non interagisce con la luce, non sente nulla a che fare con la forza elettromagnetica, il che significa che passa semplicemente attraverso la materia normale senza accorgersene o preoccuparsene un po '.
Il peso del nulla
Per quanto potente sia questa materia oscura in termini di spiegazione dei problemi profondi e sconcertanti dell'universo, ha alcuni punti deboli. In particolare, quando gli astrofisici eseguono simulazioni al computer della crescita delle galassie - monitorando la loro formazione ed evoluzione nel corso di miliardi di anni usando tutta la fisica conosciuta che va a trasformare una galassia in una galassia - scoprono che la materia oscura tende davvero, ammassarsi davvero fino a densità oscenamente alte al centro di quelle galassie.
Questa è una previsione eccellente e dandy da sola, ma non corrisponde perfettamente alle osservazioni. Mentre non possiamo vedere direttamente la materia oscura (ricorda: invisibile) possiamo vedere i suoi effetti su tutto il resto, compresa la materia normale. La materia oscura potrebbe non giocare al gioco elettromagnetico, ma parla alla gravità, perché la gravità è super-amichevole ed è in grado di parlare con ogni briciolo di massa ed energia nell'intero universo.
Quindi se riempi una galassia di materia oscura e la materia oscura tende a raggrupparsi molto al centro, allora ci saranno molte peso al centro della galassia, attirando il gas circostante. Mentre quel gas si comprime sul nucleo, si restringe e collassa, innescando eventi di formazione di stelle massicce, facendo esplodere le cucciolate di nuove stelle.
In altre parole, i nuclei delle galassie dovrebbero avere cumuli su cumuli molecolari di gas e stelle. E sebbene i centri galattici siano davvero luoghi molto ricchi, non lo sono quello ricco.
La conclusione di ciò che la banale previsione sul comportamento della materia oscura nei nuclei galattici non è la storia completa. Dal momento che abbiamo tante altre buone ragioni per credere che la materia oscura sia una cosa, la domanda diventa: cosa la butta fuori dal nocciolo?
Scuotendo le cose
Dai a dieci problemi di fisica teorica e troveranno una dozzina di soluzioni. E nel caso della "cuspicità" dei nuclei di materia oscura, sono riusciti a svelare ogni sorta di spiegazioni divertenti. Forse la materia oscura è più esotica di quanto pensassimo, in grado di interagire leggermente con se stessa attraverso una nuova quinta forza della natura, levigandosi nel nucleo. Forse la materia oscura è solo un po 'naturalmente calda ed energica e fa fatica a raggrupparsi al centro.
Per quanto interessanti siano queste opzioni, forse la spiegazione è qualcosa di più banale. La materia oscura può influenzare il comportamento della materia normale tramite la gravità, e lo stesso vale al contrario. Sebbene sostanzialmente meno voluminoso delle loro controparti oscure, la materia normale del nostro universo può tirare e tirare e diffondere tutto il resto, anche se solo un po '.
Recentemente un team di astronomi ha studiato diverse popolazioni di galassie nane, dove il legame tra materia oscura e normale poteva essere esaminato più facilmente. Hanno usato questi campioni per cercare qualsiasi relazione tra formazione stellare e densità centrale. In questo scenario, se una galassia ha sperimentato molte recenti formazioni stellari, innescando venti esplosivi di supernova e altre esplosioni temperamentali, allora ciò spingerebbe fuori dal nucleo molta materia normale e la gravità farebbe la sua cosa e tirerebbe fuori parte della materia oscura insieme alle cose normali.
Lo studio ha trovato un risultato intrigante: le galassie nane con molte recenti formazioni stellari (essendo “recenti” negli ultimi sei miliardi di anni) avevano densità centrali più fluide, mentre i loro fratelli meno attivi erano molto più cuspici nei loro centri, favorendo questa ipotesi che la materia normale può davvero influenzare il buio. Sebbene ciò non risolva completamente l'enigma della natura della materia oscura, è un sostanziale passo avanti.
Per saperne di più: "La materia oscura si riscalda nelle galassie nane"
