Non sappiamo ancora cosa sia la materia oscura ma possiamo cancellare una teoria proposta dal brillante Stephen Hawking, secondo la quale la materia oscura sarebbe composta da un’infinità di minuscoli buchi neri microscopici. Un team internazionale guidato da ricercatori dell’Istituto Kavli per la Fisica e Matematica dell’Universo (IPMU) in Giappone ha provato a sondare l’universo alla ricerca di qualche segno rivelatore di questi minuscoli buchi neri e il risultato dello studio è stato evidente.
Gli scienziati cercavano un particolare sfarfallio della luce emanata dalle stelle in una galassia vicina: il modo in cui è previsto che apparirebbe la luce se passasse nei pressi di un buco nero inferiore a un decimo di millimetro. Un buco nero di quelle dimensioni può sembrare ridicolo, ma il concetto deriva in realtà da un’elegante teoria di Hawking, che stava cercando di affrontare l’enorme problema dell’elusività della materia oscura.
Il problema è questo: sulla base delle nostre osservazioni sulle forze gravitazionali in gioco nell’Universo, sappiamo che l’85 percento della massa là fuori è composta da qualcosa che non possiamo vedere e che dobbiamo ancora rilevare direttamente. In un articolo del 1971, Hawking espose la teoria dei buchi neri primordiali che era stata proposta dagli scienziati Yakov Borisovich Zel’dovich e Igor Dmitriyevich Novikov nel 1966.
Questa teoria sostiene che, quando nacque l’universo, subito dopo il Big Bang, ci sarebbero potute essere regioni di materia nella zuppa primordiale che erano più dense di altre – abbastanza dense per il collasso gravitazionale. Poiché i buchi neri derivati da questo collasso gravitazionale non deriverebbero dalle stelle, potrebbero essere di dimensioni molto piccole, a partire da 10 -8 kg.
Ora, anche un buco nero microscopico deve avere molta massa. Un buco nero con un orizzonte degli eventi di 0,1 millimetri di diametro avrebbe una massa di oltre 67 quintilioni di tonnellate. Quindi, se esistessero moltissimi mini buchi neri di questo tipo, che per qualche ragione non fossero evaporati a causa della radiazione di Hawking, potrebbero, in teoria, rendere conto della massa che non riusciamo a vedere.
E, se ci fossero un sacco di questi buchi neri là fuori, sfrecciando intorno alle tremende velocità calcolate da Hawking, potremmo vederli piegare la luce proveniente dagli oggetti cui passano davanti, un effetto noto come lente gravitazionale.
È sul rilevare questo effetto che il team ha concentrato i propri sforzi. Usando l’Hyper Suprime Cam sul Subaru Telescope di Mauna Kea alle Hawaii, i ricercatori provenienti da Giappone, India e Stati Uniti hanno osservato l’intera galassia di Andromeda, catturando 190 immagini consecutive durante un totale di sette ore.
Se un buco nero primordiale si spostasse tra noi e una stella della galassia di Andromeda, questa stella dovrebbe lampeggiare per un periodo che va da alcuni minuti a diverse ore mentre la gravità del buco nero distorce la sua luce.
Secondo le previsioni del gruppo di studio, l’eventuale abbondanza di buchi neri di questo tipo richiesta per essere realmente il componente principale di quella che chiamiamo Materia Oscura avrebbe dovuto permettere l’osservazione di circa 1.000 eventi di lente gravitazionale. Purtroppo, le osservazioni hanno prodotto solo un potenziale evento, il che significa che i buchi neri primordiali potrebbero essere responsabili di non più dello 0,1 per cento della materia oscura.
Insomma, la materia oscura non dovrebbe essere fatta di minuscoli buchi neri e dovremo cercarla altrove.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Astronomy.
