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Jun 24, 2023

Rivista Quanti

29 agosto 2023 Lenti cosmiche oscure si rivelano deformando e amplificando la luce stellare lontana. Gli scienziati sperano che queste lenti siano la chiave per svelare la natura della materia oscura. Allison Li/Quanta

29 agosto 2023

Lenti cosmiche oscure si rivelano deformando e amplificando la luce stellare lontana. Gli scienziati sperano che queste lenti siano la chiave per svelare la natura della materia oscura.

Rivista Allison Li/Quanta

Scrittore collaboratore

29 agosto 2023

Lo scorso ottobre, quando il telescopio spaziale James Webb ha trasmesso le sue prime lunghe esposizioni del cielo vicino alla costellazione dell'Eridano, gli astronomi hanno iniziato a ricostruire la storia di un punto di luce fioco e tremolante che sembrava emergere dai recessi più profondi dell'universo.

Qualunque cosa fosse, ha brillato troppo a lungo per essere una supernova; anche una sola stella era fuori dal tavolo. "Sembra che tu sia probabilmente in uno di questi film di CSI, che tu sia un detective", ha detto José María Diego, un astrofisico dell'Istituto di Fisica della Cantabria in Spagna che ha lavorato per decifrare il segnale. "Ci sono molti sospetti sul tavolo e devi eliminarli uno per uno."

Diego e i suoi colleghi hanno recentemente riferito che la debole macchia di luce sembra provenire da un sistema stellare estremo che hanno soprannominato Mothra, una coppia di stelle supergiganti che, nel loro periodo di massimo splendore, ben 10 miliardi di anni fa, superavano quasi tutto il resto della loro galassia.

A quel tempo, l’intero universo era più giovane di quanto lo sia oggi la Terra; il nostro pianeta ha iniziato a coalizzarsi solo dopo che i fotoni Mothra hanno raggiunto la metà del loro viaggio cosmico verso un mondo che avrebbe sviluppato un gigantesco telescopio spaziale sensibile agli infrarossi giusto in tempo per catturare la loro luce. Rilevare la luce emessa dai singoli sistemi stellari era impossibile da molto tempo. Ma Mothra, che prende il nome da un mostro kaiju ispirato alle falene della seta, è solo l'ultimo di una recente serie di sistemi stellari più antichi, più lontani e generalmente superlativi che gli astronomi hanno trovato nelle immagini del JWST e del telescopio spaziale Hubble. E per inciso, mentre Mothra e i suoi fratelli bestiali sono di per sé intriganti oggetti astrofisici, ciò che eccita di più Diego è che la luce delle stelle mostruose sembra rivelare una classe molto diversa di oggetti fluttuanti tra lei e la Terra: un oggetto altrimenti invisibile. una zolla di materia oscura che lui e i suoi colleghi hanno calcolato pesa tra 10.000 e 2,5 milioni di volte la massa del sole.

Se un oggetto del genere esiste davvero – una conclusione preliminare per ora – potrebbe aiutare i fisici a restringere le loro teorie sulla materia oscura e forse, solo forse, a risolvere il mistero della massa inspiegabile dell’universo.

A partire dal 2023, gli sforzi di laboratorio per la ricerca di singole particelle di materia oscura si sono rivelati vani, lasciando alcuni astrofisici con il sospetto cupamente pragmatico che l’unico modo in cui gli esseri umani possono mettere i calibri sulla misteriosa sostanza potrebbe essere quello di studiare i suoi effetti gravitazionali sull’universo più ampio. Quindi la squadra di Diego e altri stanno cercando i contorni spettrali di oggetti oscuri nel cosmo. Sperano di identificare i più piccoli grumi di materia oscura esistenti, che a loro volta dipendono dalla fisica di base della particella di materia oscura stessa. Ma i grumi di pura materia oscura non si presentano solo agli astronomi; le squadre usano trucchi di osservazione per convincere tali ombre a uscire dalle ombre. Ora gli astronomi si stanno concentrando su fenomeni cosmici che vanno dalle lenti gravitazionali che deformano lo spazio – il tipo di lente d’ingrandimento invisibile, dominata dalla materia oscura che ha rivelato Mothra – a flussi di stelle svolazzanti e nastriformi molto più vicini a casa. Finora, questi sforzi hanno escluso molte varianti di un popolare insieme di modelli chiamato “materia oscura calda”.

"Non puoi toccare la materia oscura", ha detto Anna Nierenberg, un'astrofisica dell'Università della California, Merced, che sta cercando macchie interstellari oscure con JWST. Ma trovare piccole strutture realizzate con esso? "Questo è quanto di più vicino potresti ottenere."

Quel poco che sappiamo della materia oscura esiste in contorni vaghi e sfocati. Decenni di prove hanno suggerito che le teorie della gravità sono incomplete o, come sostengono più comunemente gli astrofisici, che una particella di materia oscura infesta l’universo. In un'osservazione classica, le stelle sembravano correre attorno alla periferia delle galassie come se fossero tenute in una presa gravitazionale molto più forte di quanto suggerirebbe la materia visibile. Misurando i movimenti di queste stelle e applicando altre tecniche che identificano le regioni dello spazio con maggiore peso, gli astronomi possono visualizzare come la materia oscura dell'universo è distribuita su scale più grandi.