L'imminente Laser Interferometer Space Antenna (LISA) sarà un enorme strumento che consentirà agli astronomi di studiare fenomeni come la collisione di buchi neri e le onde gravitazionali che si muovono nello spazio-tempo. I ricercatori dell'Università di Zurigo hanno ora scoperto che LISA potrebbe anche far luce sulla sfuggente particella di materia oscura.

La Laser Interferometer Space Antenna (LISA) consentirà agli astrofisici di osservare le onde gravitazionali emesse dai buchi neri mentre si scontrano o catturano altri buchi neri. LISA consisterà in tre veicoli spaziali in orbita attorno al sole in una formazione triangolare costante. Le onde gravitazionali che attraversano distorcono leggermente i lati del triangolo, e queste minime distorsioni possono essere rilevate dai raggi laser che collegano il veicolo spaziale. LISA potrebbe quindi aggiungere un nuovo senso alla percezione dell'universo da parte degli scienziati e consentire loro di studiare fenomeni invisibili in diversi spettri di luce.

Scienziati del Centro di Astrofisica Teorica e Cosmologia dell'Università di Zurigo, insieme ai colleghi greci e canadesi, hanno ora scoperto che LISA non solo sarà in grado di misurare queste onde precedentemente non studiate, ma potrebbe anche aiutare a svelare segreti sulla materia oscura.

Si pensa che le particelle di materia oscura rappresentino circa l'85% della materia nell'universo. Però, sono ancora solo ipotetiche:il nome si riferisce alla loro elusività. Ma i calcoli mostrano che molte galassie verrebbero distrutte invece di ruotare se non fossero tenute insieme da una grande quantità di materia oscura.

Ciò è particolarmente vero per le galassie nane. Mentre tali galassie sono piccole e deboli, sono anche i più abbondanti nell'universo. Ciò che li rende particolarmente interessanti per gli astrofisici è che le loro strutture sono dominate dalla materia oscura, rendendoli laboratori naturali per lo studio di questa forma sfuggente della materia.

I buchi neri e la materia oscura sono collegati

In un nuovo studio riportato in Lettere per riviste astrofisiche , UZH Ph.D. lo studente Tomas Ramfal ha condotto simulazioni al computer ad alta risoluzione della nascita di galassie nane, dando risultati sorprendenti. Calcolando l'interazione della materia oscura, stelle e i buchi neri centrali di queste galassie, il team di scienziati di Zurigo ha scoperto un forte legame tra i tassi di fusione di questi buchi neri e la quantità di materia oscura al centro delle galassie nane. La misurazione delle onde gravitazionali emesse dalla fusione dei buchi neri può quindi fornire suggerimenti sulle proprietà dell'ipotetica particella di materia oscura.

La nuova connessione tra buchi neri e materia oscura può ora essere descritta in modo matematico ed esatto per la prima volta. Lucio Mayer, il capogruppo, dice, "La materia oscura è la qualità distintiva delle galassie nane. Avevamo quindi a lungo sospettato che ciò avrebbe dovuto avere un chiaro effetto anche sulle proprietà cosmologiche".

La connessione arriva in un momento opportuno, poiché sono in corso i preparativi per il progetto definitivo di LISA. I risultati preliminari delle simulazioni dei ricercatori sono stati accolti con entusiasmo durante le riunioni del consorzio LISA. La comunità dei fisici vede il nuovo uso delle osservazioni delle onde gravitazionali come una nuova prospettiva promettente per una delle più grandi missioni spaziali future europee, che dovrebbe essere lanciato tra circa 15 anni e potrebbe collegare la cosmologia e la fisica delle particelle, l'incredibilmente grande e l'inimmaginabilmente piccolo.