Mappa proiettata della densità della materia oscura, creato utilizzando una simulazione che misura 2,4 miliardi di anni luce su ciascun lato. . Il quadrato intermedio (in alto a destra) è largo poco meno di un milione di anni luce. Il quadrato più piccolo (in basso a sinistra) è lo zoom più profondo:è largo solo 783 anni luce, equivalente a 500 volte la dimensione del sistema solare. Nel quadrato intermedio (in alto a destra) i più grandi aloni di materia oscura hanno una massa simile a quella di un ricco ammasso di galassie (un milione di trilioni di volte la massa del Sole). Nel riquadro più piccolo (in basso a destra) gli aloni più piccoli ben visibili hanno una massa paragonabile a quella della Terra (0.000003 la massa del Sole). Credito:dottor Sownak Bose, Centro di Astrofisica, Università di Harvard
I cosmologi hanno ingrandito i più piccoli gruppi di materia oscura in un universo virtuale, il che potrebbe aiutarci a trovare la cosa reale nello spazio.
Un team internazionale di ricercatori, compresa l'Università di Durham, UK, ha utilizzato supercomputer in Europa e in Cina per concentrarsi su una regione tipica di un universo generato dal computer.
Lo zoom che sono riusciti a ottenere è l'equivalente di poter vedere una pulce sulla superficie della Luna.
Ciò ha permesso loro di realizzare immagini e analisi dettagliate di centinaia di ammassi virtuali di materia oscura (o aloni) dal più grande al più piccolo.
Le particelle di materia oscura possono scontrarsi con le antiparticelle di materia oscura vicino al centro degli aloni dove, secondo alcune teorie, vengono convertiti in un'esplosione di radiazioni di raggi gamma energetici.
Le loro scoperte, pubblicato sulla prestigiosa rivista Natura , potrebbe significare che questi piccolissimi aloni potrebbero essere identificati in osservazioni future dalla radiazione che si pensa emettano.
Co-autore Professor Carlos Frenk, Ogden Professore di Fisica Fondamentale presso l'Istituto di Cosmologia Computazionale, all'Università di Durham, UK, ha dichiarato:"Ingrandendo questi aloni di materia oscura relativamente piccoli, possiamo calcolare la quantità di radiazione che ci si aspetta provenga da aloni di diverse dimensioni.
"La maggior parte di questa radiazione sarebbe emessa da aloni di materia oscura troppo piccoli per contenere stelle e futuri osservatori di raggi gamma potrebbero essere in grado di rilevare queste emissioni, rendendo questi piccoli oggetti individualmente o collettivamente 'visibili'.
"Ciò confermerebbe la natura ipotizzata della materia oscura, che potrebbe non essere del tutto buio, dopotutto."
La maggior parte della materia nell'universo è oscura (a parte la radiazione gamma che emettono in circostanze eccezionali) e di natura completamente diversa dalla materia che compone le stelle, pianeti e persone.
L'universo è composto da circa il 27% di materia oscura, mentre il resto è costituito in gran parte dall'altrettanto misteriosa energia oscura. materia normale, come pianeti e stelle, costituisce un cinque percento relativamente piccolo dell'universo.
Mappa proiettata della densità della materia oscura, creato utilizzando una simulazione che misura 2,4 miliardi di anni luce su ciascun lato. Il riquadro nel riquadro (in basso a sinistra) è lo zoom più profondo nella simulazione:è largo solo 783 anni luce, equivalente a 500 volte la dimensione del sistema solare. Nel riquadro incassato, i più piccoli aloni di materia oscura ben visibili hanno una massa paragonabile a quella della Terra (0.000003 la massa del Sole). Credito:dottor Sownak Bose, Centro di Astrofisica, Università di Harvard.
Le galassie si sono formate e sono cresciute quando il gas si è raffreddato e condensato al centro di enormi ammassi di questa materia oscura, i cosiddetti aloni di materia oscura.
Gli astronomi possono dedurre la struttura dei grandi aloni di materia oscura dalle proprietà delle galassie e del gas al loro interno.
Gli aloni più grandi contengono enormi collezioni di centinaia di galassie luminose, chiamati ammassi di galassie, pesando un 1, 000 trilioni di volte più del nostro Sole.
Però, gli scienziati non hanno informazioni dirette su aloni di materia oscura più piccoli che sono troppo piccoli per contenere una galassia. Questi possono essere studiati solo simulando l'evoluzione dell'Universo in un grande supercomputer.
Si pensa che i più piccoli abbiano la stessa massa della Terra secondo le attuali teorie scientifiche popolari sulla materia oscura che sono alla base della nuova ricerca.
Le simulazioni sono state effettuate utilizzando il supercomputer Cosmology Machine, parte della struttura DiRAC High-Performance Computing a Durham, finanziato dal Science and Technology Facilities Council (STFC), e computer presso l'Accademia cinese delle scienze.
Ingrandendo l'universo virtuale con dettagli così microscopici, i ricercatori sono stati in grado di studiare la struttura degli aloni di materia oscura che vanno in massa da quella della Terra a un grande ammasso di galassie.
L'impressione di un artista di aloni di materia oscura con varie masse nell'Universo. Credito:YU Jingchuan, Planetario di Pechino
Sorprendentemente, hanno scoperto che gli aloni di tutte le dimensioni hanno una struttura interna molto simile e sono estremamente densi al centro, sempre più diffusa, con piccoli gruppi orbitanti nelle loro regioni esterne.
I ricercatori hanno affermato che senza una scala di misurazione era quasi impossibile distinguere un'immagine di un alone di materia oscura di una galassia massiccia da un'immagine di un alone con una massa pari a una frazione di quella del Sole.
Co-autore Professor Simon White, dell'Istituto di Astrofisica Max Planck, Germania, ha detto:"Ci aspettiamo che i piccoli aloni di materia oscura siano estremamente numerosi, contenente una frazione sostanziale di tutta la materia oscura dell'universo, ma rimarrebbero per lo più oscuri nel corso della storia cosmica perché le stelle e le galassie crescono solo in aloni più di un milione di volte più massicci del Sole.
"La nostra ricerca fa luce su questi piccoli aloni mentre cerchiamo di saperne di più su cos'è la materia oscura e sul ruolo che svolge nell'evoluzione dell'universo".
