La nebulosa chitarra. clicca per ingrandire
Dal momento che costituisce gran parte dell'Universo, penseresti che ormai sapremmo cos'è la materia oscura. Un team internazionale di ricercatori sta ora teorizzando che la materia oscura potrebbe essere una classe di particelle note come "neutrini sterili". Queste particelle, formate proprio nel Big Bang, potrebbero spiegare la massa mancante dell'Universo e avrebbero il pratico effetto collaterale di accelerare la formazione precoce delle stelle.
La materia oscura potrebbe aver giocato un ruolo importante nella creazione di stelle proprio all'inizio dell'universo. In tal caso, tuttavia, la materia oscura deve essere costituita da particelle chiamate "neutrini sterili". Peter Biermann del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn e Alexander Kusenko, dell'Università della California, a Los Angeles, hanno dimostrato che quando i neutrini sterili decadono, accelera la creazione di idrogeno molecolare. Questo processo avrebbe potuto aiutare a illuminare le prime stelle solo dai 20 ai 100 milioni di anni dopo il big bang. Questa prima generazione di stelle ha quindi ionizzato il gas che le circonda, circa 150-400 milioni di anni dopo il big bang. Tutto ciò fornisce una semplice spiegazione ad alcune osservazioni piuttosto sconcertanti riguardanti la materia oscura, le stelle di neutroni e l'antimateria.
Gli scienziati hanno scoperto che i neutrini hanno massa attraverso esperimenti di oscillazione del neutrino. Ciò portò alla postulazione dell'esistenza di neutrini "sterili", noti anche come neutrini destrimani. Non partecipano direttamente alle interazioni deboli, ma interagiscono attraverso la loro miscelazione con neutrini ordinari. Il numero totale di neutrini sterili nell'universo non è chiaro. Se un neutrino sterile ha solo una massa di pochi chiloelettronvolt (1 keV è un milionesimo della massa di un atomo di idrogeno), ciò spiegherebbe l'enorme massa mancante nell'universo, a volte chiamata "materia oscura". Le osservazioni astrofisiche supportano l'opinione secondo cui è probabile che la materia oscura sia costituita da questi neutrini sterili.
La teoria di Biermann e Kusenko fa luce su una serie di enigmi astronomici ancora inspiegabili. Prima di tutto, durante il big bang, la massa di neutrini creati nel Big Bang equivarrebbe a ciò che è necessario per spiegare la materia oscura. In secondo luogo, queste particelle potrebbero essere la soluzione al problema di vecchia data del perché le pulsar si muovono così velocemente.
Le pulsar sono stelle di neutroni che ruotano a una velocità molto elevata. Sono creati in esplosioni di supernova e normalmente vengono espulsi in una direzione. L'esplosione dà loro una "spinta", come un motore a razzo. Le pulsar possono avere velocità di centinaia di chilometri al secondo - o talvolta anche migliaia. L'origine di queste velocità rimane sconosciuta, ma l'emissione di neutrini sterili spiegherebbe i calci della pulsar.
La Nebulosa Chitarra contiene una pulsar molto veloce. Se la materia oscura fosse fatta di particelle che reionizzavano l'universo - come suggeriscono Biermann e Kusenko - il movimento della pulsar avrebbe potuto creare questa chitarra cosmica.
In terzo luogo, i neutrini sterili possono aiutare a spiegare l'assenza di antimateria nell'universo. Nell'universo primordiale, i neutrini sterili avrebbero potuto "rubare" quello che viene chiamato il "numero leptonico" dal plasma. In un secondo momento, la mancanza del numero leptonico è stata convertita in un numero barionico diverso da zero. L'asimmetria risultante tra barioni (come i protoni) e gli antiaryari (come gli antiprotoni) potrebbe essere la ragione per cui l'universo non ha antimateria.
“La formazione di buchi neri galattici centrali, così come la struttura su scale subgalattiche, favorisce i neutrini sterili per tenere conto della materia oscura. Il consenso di diverse prove indirette porta a ritenere che la particella di materia oscura tanto ricercata possa, in effetti, essere un neutrino sterile ”, afferma Peter Biermann
Fonte originale: Max Planck Society
