In un articolo pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics , i fisici dell'ARC Center of Excellence for Dark Matter Particle Physics, guidato dall'Università di Melbourne, hanno calcolato che l'energia trasferita quando le particelle di materia oscura si scontrano e si annichilano all'interno di stelle di neutroni morte e fredde può riscaldare le stelle molto rapidamente.

In precedenza si pensava che questo trasferimento di energia potesse richiedere molto tempo, in alcuni casi, più dell'età dell'universo stesso, rendendo questo riscaldamento irrilevante.

La professoressa Nicole Bell dell'Università di Melbourne ha affermato che i nuovi calcoli mostrano per la prima volta che la maggior parte dell'energia verrebbe depositata in pochi giorni.

"La ricerca della materia oscura è uno dei più grandi gialli della scienza. La materia oscura costituisce l'85% della materia nel nostro universo, eppure non possiamo vederla. La materia oscura non interagisce con la luce, non assorbe la luce, non riflette la luce, non emette luce.

"Ciò significa che i nostri telescopi non possono osservarlo direttamente, anche se sappiamo che esiste. Invece, la sua attrazione gravitazionale sugli oggetti che possiamo vedere ci dice che deve essere lì.

"Una cosa è prevedere teoricamente la materia oscura, un'altra cosa è osservarla sperimentalmente. Gli esperimenti sulla Terra sono limitati dalle sfide tecniche legate alla realizzazione di rilevatori sufficientemente grandi. Tuttavia, le stelle di neutroni agiscono come enormi rilevatori naturali di materia oscura, che hanno stanno raccogliendo materia oscura per tempi astronomicamente lunghi, quindi sono un buon posto per concentrare i nostri sforzi," ha detto il professor Bell.

Le stelle di neutroni si formano quando una stella supermassiccia esaurisce il carburante e collassa. Hanno una massa simile a quella del nostro Sole, compressi in una palla larga appena 20 km. Se fossero più densi, diventerebbero buchi neri.

"Anche se la materia oscura è il tipo di materia dominante nell'universo, è molto difficile da individuare perché le sue interazioni con la materia ordinaria sono molto deboli. Così debole, infatti, che la materia oscura può passare direttamente attraverso la Terra, o anche attraverso il pianeta." sole.

"Ma le stelle di neutroni sono diverse:sono così dense che le particelle di materia oscura hanno molte più probabilità di interagire con la stella. Se le particelle di materia oscura si scontrassero con i neutroni nella stella, perderebbero energia e rimarrebbero intrappolate. Con il passare del tempo, ciò potrebbe accadere. portare ad un accumulo di materia oscura nella stella", ha detto il professor Bell.

Dottorato di ricerca dell'Università di Melbourne il candidato Michael Virgato ha affermato che questo dovrebbe surriscaldare le vecchie e fredde stelle di neutroni a un livello che potrebbe essere alla portata di future osservazioni, o addirittura innescare il collasso della stella in un buco nero.

"Se il trasferimento di energia avvenisse abbastanza velocemente, la stella di neutroni si riscalderebbe. Perché ciò accada, la materia oscura deve subire molte collisioni nella stella, trasferendo sempre più energia della materia oscura fino a quando, alla fine, tutta l'energia non si sarà esaurita." depositato nella stella," ha detto il signor Virgato.

Finora non si sapeva quanto tempo avrebbe richiesto questo processo perché, man mano che l’energia delle particelle di materia oscura diventa sempre più piccola, è sempre meno probabile che interagiscano nuovamente. Di conseguenza, si pensava che il trasferimento di tutta l’energia richiedesse molto tempo, a volte più dell’età dell’universo. Invece i ricercatori hanno calcolato che il 99% dell'energia viene trasferita in pochi giorni.

"Questa è una buona notizia perché significa che la materia oscura può riscaldare le stelle di neutroni a un livello che può essere potenzialmente rilevato. Di conseguenza, l'osservazione di una stella di neutroni fredda fornirebbe informazioni vitali sulle interazioni tra materia oscura e materia regolare, facendo luce sulla natura di questa sostanza sfuggente.

"Se vogliamo comprendere la materia oscura, che è ovunque, è fondamentale utilizzare tutte le tecniche a nostra disposizione per capire quale sia in realtà la materia nascosta del nostro universo", ha affermato Virgato.

Questa ricerca è stata condotta da un team di esperti internazionali presso il Centro di eccellenza ARC per la fisica delle particelle della materia oscura, tra cui la professoressa Nicole Bell e Michael Virgato dell'Università di Melbourne, il dottor Giorgio Busoni dell'Australian National University e la dottoressa Sandra Robles dell'Università di Melbourne. Fermi National Accelerator Laboratory, Stati Uniti.