Un recente studio condotto dal Sissa afferma che i mini-aloni di materia oscura sparsi nel Cosmo potrebbero funzionare come sonde altamente sensibili dei campi magnetici primordiali. Presenti su scala immensa, i campi magnetici si trovano ovunque nell’Universo.
La loro origine è ancora oggetto di dibattito tra gli studiosi. Una possibilità interessante è che essi abbiano avuto origine vicino alla nascita dell’universo stesso: si tratta campi magnetici primordiali.
Campi magnetici primordiali: qual è la loro origine?
Nello studio, la squadra di ricercatori ha dimostrato che se i campi magnetici fossero davvero primordiali, allora potrebbero causare un aumento delle perturbazioni della densità della materia oscura su piccola scala. L’effetto finale di questo processo sarebbe la formazione di mini aloni di materia oscura che, se rilevati, farebbero pensare ad una loro natura primordiale.
Quindi, in un apparente paradosso, la parte invisibile del nostro Universo potrebbe essere utile per risolvere la natura di una componente di quello visibile.
“I campi magnetici sono onnipresenti nel Cosmo”, ha dichiarato Pranjal Ralegankar del SISSA, autore dello studio: “Una possibile teoria riguardante la loro formazione suggerisce che quelli osservati finora potrebbero essere stati prodotti nelle prime fasi del nostro Universo“.
“Questa proposizione però non trova spiegazione nel modello standard della fisica. Per far luce su questo aspetto e trovare un modo per rilevare i campi magnetici ‘primordiali‘, con questo lavoro proponiamo un metodo che potremmo definire ‘indiretto‘. Il nostro approccio si basa su una domanda: qual è l’influenza dei campi magnetici sulla materia oscura?”
È noto che non esiste alcuna interazione diretta. Tuttavia, come spiega Ralegankar: “Ce n’è uno indiretto che avviene attraverso la gravità“.
I campi magnetici primordiali possono aumentare le perturbazioni della densità di elettroni e protoni nell’Universo primordiale. Quando questi diventano troppo grandi, influenzano i campi magnetici stessi. La conseguenza è la soppressione delle fluttuazioni su piccola scala.
Ralegankar ha aggiunto: “Nello studio mostriamo qualcosa di inaspettato. La crescita della densità barionica induce gravitazionalmente la crescita di perturbazioni della materia oscura senza possibilità di successiva cancellazione. Ciò comporterebbe il loro collasso su piccola scala, producendo mini-alone di materia oscura”.
La conseguenza è che anche se le fluttuazioni della densità della materia barionica si annullano, lascerebbero tracce attraverso i mini-aloni, il tutto esclusivamente attraverso le interazioni gravitazionali.
“Questi risultati teorici“, ha concluso Pranjal Ralegankar: “Suggeriscono anche che l’abbondanza di mini-aloni è determinata non dall’attuale presenza di campi magnetici primordiali ma piuttosto dalla loro forza nell’universo primordiale . Pertanto, una rilevazione di mini-aloni di materia oscura. Gli aloni rafforzerebbero l’ipotesi che si siano formati molto presto, anche entro 1 secondo dopo il Big Bang”.
Un team di ricercatori della Columbia ha provato dimostrare, in un ulteriore studio, che i campi magnetici possono formarsi spontaneamente nel plasma. Il plasma è un tipo di materia che si trova spesso in ambienti ultra caldi come quello vicino alla superficie del sole, ma il plasma è anche sparso nell’universo in ambienti a bassa densità, come l’ampio spazio tra le galassie. La ricerca del team si è concentrata su quegli ambienti a bassa densità.
Le loro simulazioni hanno mostrato che, oltre a generare nuovi campi magnetici, la turbolenza di questi plasmi può anche amplificarli una volta generati, il che aiuta a spiegare come il magnetismo che ha origine su piccola scala possa talvolta estendersi su grandi distanze.
Lo studio è stato sviluppato dal Professore di astronomia Lorenzo Sironi, dallo scienziato ricercatore in astronomia Luca Comisso e dal dottorando in astronomia Ryan Golant.
“Questa ricerca ci permette di immaginare i tipi di spazi in cui nascono i campi magnetici: anche negli spazi più incontaminati, vasti e remoti del nostro Universo, le particelle di plasma in movimento turbolento possono dare spontaneamente vita a nuovi campi magnetici“.
“La ricerca del ‘seme’ che può seminare un nuovo campo magnetico è stata lunga e siamo entusiasti di fornire nuove prove di quella fonte originale, nonché dati su come un campo magnetico, una volta nato, può crescere“, ha concluso l’esperto.
