Lenti gravitazionali per misurare la temperatura della materia oscura

I fisici dell’Università della California, stanno cercando di misurare la temperatura della materia oscura, un componente misterioso che costituisce il 25% circa della massa dell’universo. I fisici non sanno cosa sia questa sostanza in quanto nessuna delle particelle proposte per giustificarla è stata mai rilevata. Tuttavia sappiamo che esiste perché le ragnatele di materia oscura distorcono la luce proveniente da oggetti distanti.
Chris Fassnacht, professore di fisica alla UC Davis, e i suoi colleghi stanno usando questa distorsione, chiamata lente gravitazionale, per imparare qualcosa sulle proprietà della materia oscura.
Secondo il modello standard la materia oscura è “fredda”, il che significa che le particelle si muovono molto più lentamente rispetto alla luce. Questo dipende dalla massa delle particelle stesse, più bassa è la sua massa, più “calda” e più veloce sarà la particella.
Il modello della materia oscura fredda funziona su scale molto grandi, ha aggiunto Fassnacht, ma non funziona così bene sulla scala delle singole galassie. Ciò ha portato ad altri modelli tra cui la materia oscura “calda” con particelle più leggere e veloci. La materia oscura “calda” con particelle che si avvicinano alla velocità della luce è stata invece esclusa dalle osservazioni.
L’ex studente universitario della UC Davis, Jen-Wei Hsueh, Fassnacht e altri colleghi, hanno usato l’effetto lente gravitazionale per porre un limite al calore e quindi alla massa delle particelle di materia oscura. Hanno misurato la luminosità di sette quasar distanti attraverso l’effetto lente gravitazionale per cercare i cambiamenti causati da ulteriori chiazze di materia oscura intervenute e hanno usato questi risultati per misurare le dimensioni di queste lenti fatte di materia oscura.
“Se le particelle di materia oscura sono più leggere, più calde e si muovono più rapidamente, allora non formeranno strutture al di sotto di una certa dimensione“, ha spiegato Fassnacht.
“I risultati pongono un limite inferiore alla massa di una potenziale particella di materia oscura senza escludere la materia oscura fredda“, ha aggiunto. I risultati ottenuti dai ricercatori rappresentano un notevole miglioramento rispetto a un’analisi del 2002, e sono paragonabili ai risultati recenti di un team dell’UCLA.
Fassnacht spera di continuare ad aggiungere oggetti con lenti gravitazionali all’analisi per migliorare l’accuratezza statistica.
“Dobbiamo guardare circa 50 oggetti per avere un buon vincolo su quanto possa essere calda la materia oscura“, ha detto.
Un documento che descrive il lavoro è pubblicato negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.
Altri coautori sono: W. Enzi, S. Vegetti e G. Despali, Max Planck Institute for Astrophysics, Garching, Germany; MW Auger, Institute of Astronomy, Università di Cambridge, Regno Unito; LVE Koopmans, Kapteyn Astronomical Institute, Università di Groningen, Paesi Bassi e JP McKean, Paesi Bassi Institute for Radio Astronomy. Lo studio è stato supportato dalla National Science Foundation, dall’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica e dall’Accademia cinese delle scienze.
Fonte: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200115140512.htm