Il lavoro affronta un dibattito fondamentale in astrofisica:è necessario che esista la materia oscura invisibile per spiegare come funziona l’universo, oppure i fisici possono spiegare come funzionano le cose basandosi esclusivamente sulla materia che possiamo osservare direttamente? Attualmente, molti fisici ritengono che debba esistere qualcosa di simile alla materia oscura per spiegare i movimenti delle stelle e delle galassie.

"Il nostro articolo mostra come possiamo utilizzare relazioni reali e osservate come base per testare due diversi modelli per descrivere l'universo", ha affermato Francisco Mercado, autore principale e recente dottorato di ricerca. laureato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della UC Irvine, ora studioso post-dottorato presso il Pomona College. "Abbiamo effettuato un test efficace per discriminare tra i due modelli."

Il test prevedeva l’esecuzione di simulazioni al computer con entrambi i tipi di materia, normale e oscura, per spiegare la presenza di caratteristiche interessanti misurate nelle galassie reali. Il team ha riportato i risultati in Monthly Notice of the Royal Astronomical Society .

Le caratteristiche delle galassie scoperte dal team "dovrebbero apparire in un universo con materia oscura, ma sarebbero difficili da spiegare in un universo senza di essa", ha detto Mercado. "Mostriamo che tali caratteristiche compaiono nelle osservazioni di molte galassie reali. Se prendiamo questi dati alla lettera, ciò riafferma la posizione del modello della materia oscura come quello che meglio descrive l'universo in cui viviamo."

Queste caratteristiche notate da Mercado descrivono modelli nei movimenti delle stelle e del gas nelle galassie che sembrano essere possibili solo in un universo con materia oscura.

"Le galassie osservate sembrano obbedire a una stretta relazione tra la materia che vediamo e la presunta materia oscura che rileviamo, al punto che alcuni hanno suggerito che ciò che chiamiamo materia oscura è in realtà la prova che la nostra teoria della gravità è sbagliata", ha detto il co-autore. autore James Bullock, professore di fisica all'UCI e preside della Scuola di scienze fisiche dell'UCI.

"Quello che abbiamo dimostrato è che non solo la materia oscura prevede la relazione, ma per molte galassie può spiegare ciò che vediamo in modo più naturale rispetto alla gravità modificata. Ne sono uscito ancora più convinto che la materia oscura sia il modello giusto."

Le caratteristiche compaiono anche nelle osservazioni fatte dai sostenitori di un universo privo di materia oscura. "Le osservazioni che abbiamo esaminato, le stesse osservazioni in cui abbiamo trovato queste caratteristiche, sono state condotte da sostenitori delle teorie prive di materia oscura", ha affermato il coautore Jorge Moreno, professore associato di fisica e astronomia al Pomona College.

"Nonostante la loro evidente presenza, quella comunità ha effettuato poche o nessuna analisi su queste caratteristiche. Ci sono volute persone come noi, scienziati che lavorano sia con la materia normale che con quella oscura, per avviare la conversazione."

Moreno ha aggiunto che si aspetta che il dibattito all'interno della sua comunità di ricerca seguirà sulla scia dello studio, ma che potrebbe esserci spazio per un terreno comune, poiché il team ha anche scoperto che tali caratteristiche compaiono nelle loro simulazioni solo quando sono presenti sia materia oscura che materia normale. materia nell'universo.

"Quando le stelle nascono e muoiono, esplodono in supernovae, che possono modellare i centri delle galassie, spiegando naturalmente l'esistenza di queste caratteristiche", ha detto Moreno. "In parole povere, le caratteristiche che abbiamo esaminato nelle osservazioni richiedono sia l'esistenza della materia oscura sia l'incorporazione della fisica della materia normale."

Ora che il modello della materia oscura dell'universo sembra essere quello principale, il passo successivo, ha spiegato Mercado, è vedere se rimane coerente in tutto l'universo della materia oscura.

"Sarebbe interessante vedere se potessimo usare questa stessa relazione anche per distinguere tra diversi modelli di materia oscura", ha detto Mercado. "Capire come questa relazione cambia in base a modelli distinti di materia oscura potrebbe aiutarci a limitare le proprietà della materia oscura stessa."