Origine della materia oscura nei buchi neri
La materia oscura potrebbe risiedere in buchi neri primordiali. Non si tratterebbe, pertanto, di una particella esotica. Questa tesi è stata avanzata da Alexander Kashlinsky, un ricercatore della Goddard Space Flight Center della NASA.
Cos'è la materia oscura?
Si tratta di una materia che non interagisce con la luce e non si può vedere direttamente. La sua esistenza è riscontrata indirettamente dagli effetti gravitazionali.
L'Universo sarebbe composto al 25% da materia oscura ( dark matter ) e solo per il 5% da materia visibile.
La dark matter dovrebbe essere una particella ancora sconosciuta. Tuttavia, finora nessun esperimento negli acceleratori di particelle ha dimostrato la sua esistenza.
Alexander Kashlinsky ha provato a spiegare l'esistenza della materia oscura in modo diverso, collegandola alla nascita dei primi buchi neri dell'Universo e alle prime stelle.
Qual è la tesi della dark matter nei buchi neri?
Kashlinsky ha riscontrato una strana coincidenza tra il fondo cosmico a infrarossi (Cosmic Infrared Background, CIB) e quello nei raggi X (Cosmic X-ray Background, CXB), rilevata da Kashlinsky nel suo studio.
Confrontando le due mappe del fondo cosmico ci si rende conto dell'esistenza di strutture simili su entrambe le lunghezze d'onda nelle stesse regioni dell'Universo.
Nota. Quando si osserva il fondo cosmico è come fare un viaggio nel passato e osservare l'Universo nei primi milioni di anni di vita, dopo il Big Bang, poiché la luce viaggia a una velocità costante mentre il cosmo si espande. Pertanto, stiamo osservando oggetti primordiali.
Gli unici oggetti in grado di emettere luce nei raggi X a bassa energia sono i buchi neri.
Seguendo questo ragionamento, il ricercatore ipotizza che le emissioni nel fondo cosmico siano originate da enormi buchi neri primordiali, grandi circa 30 masse solari ciascuno.
Come si formarono i buchi neri primordiali?
Secondo Kashlinsky, pochi istanti dopo il Big Bang si formarono dei primordiali Black Holes composti prevalentemente di materia oscura ( dark matter ).
Perché di materia oscura e non ordinaria?
All'inizio del cosmo la materia ordinaria era troppo calda per potersi addensare e formare delle stelle. Viceversa, la materia oscura interagiva solo con la gravità e non era influenzata dalla temperatura.
L'aggregazione della dark matter nei primi buchi neri avrebbe modificato il tessuto dello spazio-tempo creando delle "fosse" dove cadde progressivamente la materia ordinaria ( gas ).
Una parte della materia ordinaria venne ingurgitata dai buchi neri mentre un'altra parte si accumulò al di fuori dell'orizzonte degli eventi.
Quando i gas della materia ordinaria caddero in un buco nero, emisero una luce nella banda dei raggi X. Quella che oggi vediamo nella mappa CXB.
Prima nacquero i buchi neri e poi le stelle
Il resto della materia ordinaria, quella non caduta nei black hole, cominciò ad accumularsi nelle zone limitrofe della stessa regione.
Raffreddandosi gli atomi di idrogeno cominciarono ad aggregarsi tra loro per effetto della gravità, dando vita alle prime nebulose di gas.
Nelle nebulose la concentrazione dei gas portò i nuclei di idrogeno a riscaldarsi, fino al punto da innescare la fusione nucleare e far accendere le prime stelle.
Le prime stelle emisero le radiazioni a infrarossi. E questo spiega la luminosità a infrarossi che oggi vediamo nelle stesse regioni del cosmo tramite la mappa CIB.
Nota. Questa tesi è molto simile a quella avanzata recentemente da Nagamine, secondo cui la dark matter si concentra nei buchi neri supermassivi al centro delle galassie.
Questo dovrebbe spiegare, secondo questa tesi avanzata dal ricercatore, la coincidenza tra le sorgenti a raggi X e quelle a infrarossi nell'Universo primordiale.
Kashlinsky ha pubblicato la sua tesi su The Astrophysical Journal Letters.
25 / 05 / 2016
