Mentre le teorie delle particelle sono attualmente le spiegazioni più favorite per la materia oscura, i fisici non sono ancora stati in grado di rilevare le particelle di materia oscura in modi che confermerebbero o contraddirebbero queste teorie. Alcuni teorici hanno quindi esplorato nuove teorie della gravità che spiegano e spiegano chiaramente l'esistenza di questo tipo di materia sfuggente. Per ovviare alla necessità della materia oscura, però, queste teorie dovrebbero essere allineate con le osservazioni cosmologiche raccolte finora.

Due ricercatori del Jet Propulsion Laboratory (JPL) e della Princeton University hanno recentemente condotto uno studio volto a comprendere meglio quali punti dovrebbero affrontare le teorie alternative della gravità per sostenere efficacemente l'esistenza della materia oscura nell'universo. La loro carta, pubblicato in Lettere di revisione fisica , delinea una serie di vincoli che potrebbero aiutare a determinare la potenziale validità di teorie alternative della gravità.

Il paradigma cosmologico standard, CDM , spiega come l'universo attuale si sia sviluppato dal fondo cosmico a microonde (CMB), essenzialmente dipingendo un "quadro" dello sviluppo dell'universo dai suoi primi giorni fino ad oggi. L'evoluzione della struttura della CMB in galassie e l'attuale struttura della rete cosmica potrebbero essere giustificate dall'esistenza della materia oscura fredda (CDM).

"Volevamo vedere se potevamo usare i dati della CMB e i dati della galassia oggi disponibili per porre alcuni vincoli su come dovrebbe comportarsi una teoria della gravità alternativa se dovesse spiegare la materia oscura, "Kris Pardo, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a Phys.org. "Fondamentalmente, se in realtà è una gravità alternativa responsabile della materia oscura, allora dovrebbe essere in grado di spiegare esattamente come si evolve la materia normale dal CMB ad oggi".

L'idea alla base dello studio condotto da Pardo e dal suo collega David N. Spergel è già stata esplorata da altri ricercatori, incluso da Scott Dodelson al Kavli Institute for Cosmological Physics in un articolo pubblicato nel 2011. Tuttavia, Pardo e Spergel furono i primi a calcolare effettivamente la funzione che riassume questa idea.

"Abbiamo dimostrato che qualsiasi teoria che tenti di spiegare la materia oscura modificando la gravità (piuttosto che con una nuova particella) dovrebbe avere una forma davvero unica, " Spiegò Pardo. "Infatti, questa forma sarebbe così unica che probabilmente porterebbe ad alcuni moti piuttosto folli delle galassie vicino a noi, di cui non vediamo prove. Quindi la spiegazione più semplice per la materia oscura è ancora che si tratti di una particella".

Il recente studio di Pardo e Spergel ha posto nuovi vincoli sulle qualità specifiche che le teorie della gravità alternative dovrebbero avere per supportare l'esistenza della materia oscura. interessante, i ricercatori hanno scoperto che nessuna delle teorie della gravità proposte finora soddisfa questi vincoli, il che suggerisce che se la materia oscura può essere spiegata da tali teorie, una teoria valida non è stata ancora sviluppata. Nel futuro, il loro lavoro potrebbe informare lo sviluppo di teorie della gravità alternative più allineate con le osservazioni cosmologiche.

"Nel nostro studio, abbiamo ipotizzato che la teoria della gravità alternativa dovesse essere "lineare, '", ha detto Pardo. "Stiamo ora cercando di espandere questo alle teorie non lineari".

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