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mercoledì, Novembre 30, 2022
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Materia oscura: un nuovo modo per scoprirne la natura

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Nella ricerca di un mezzo per rilevare la materia oscura, gli scienziati potrebbero aver scoperto un modo per cogliere finalmente la natura di questa misteriosa sostanza, secondo un recente studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

E la nuova via sta nella materia ultradensa delle stelle di neutroni.

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Le stelle di neutroni potrebbero fungere da colossali rivelatori di materia oscura

Al momento della stesura, gli scienziati hanno dedotto solo indirettamente l’esistenza della materia oscura e devono ancora rilevare direttamente la bizzarra sostanza che comprende la maggior parte dell’universo. Non è facile chiedere ai fisici di identificare le particelle di materia oscura negli esperimenti basati sulla Terra, dal momento che interagiscono con la materia normale con una frequenza inimmaginabilmente rara. Quindi, per trovarli, avremo bisogno di un rivelatore estremamente grande, così grande che è inconsapevolmente poco pratico costruirne uno qui sulla Terra. Ma la natura ci ha fornito un mezzo alternativo praticabile sotto forma di stelle di neutroni, che possono funzionare come un colossale rivelatore di materia oscura, secondo lo studio.

I ricercatori hanno scoperto un modo per raccogliere informazioni di una varietà molto più accurata da questi rivelatori di materia oscura unici e giganteschi. Le stelle di neutroni sono le più dense conosciute dalla scienza e nascono quando stelle colossali muoiono in un’esplosione di supernova. Il nucleo che rimane in seguito collassa in una sfera compatta, tirata verso l’interno dalla gravità con una forza così grande che i protoni e gli elettroni si combinano e creano neutroni. In questo stato, una stella di neutroni con la massa del nostro sole avrebbe un raggio di circa 6,2 miglia (10 km), e anche un solo cucchiaino di materia della stella di neutroni avrebbe una massa equivalente a un miliardo di tonnellate.

Le particelle di materia oscura potrebbero far collassare le stelle di neutroni in buchi neri

Ma questo è anche il motivo per cui queste sconcertanti stelle sono “laboratori cosmici” che ci permettono di studiare il modo in cui si comporta la materia oscura in condizioni di alta gravità che semplicemente non possiamo ricreare sulla Terra. La materia oscura raramente interagisce con la materia ordinaria quotidiana e può spostarsi per un intero anno luce, che è di circa 6,2 trilioni di miglia (10 trilioni di km), senza perdere tutta la sua velocità. 

Ma le stelle di neutroni sono così incredibilmente dense che potrebbero avere la capacità di fermare le particelle di materia oscura in transito attraverso di esse. La teoria è che le particelle andrebbero a sbattere contro i neutroni della stella pesante, perderebbero energia cinetica (o velocità) e rimarrebbero intrappolate nell’immensa gravità.

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Su una linea temporale sufficientemente lunga, le particelle di materia oscura si accumulerebbero all’interno del nucleo della stella di neutroni, e quindi riscalderebbero l’antica stella fredda da frantumare le ossa a un livello che potremmo essere in grado di osservare da distanze incredibili. Infatti, se una stella di neutroni raccoglie abbastanza materia oscura, potrebbe persino innescare il collasso della stella ospite in un buco nero.

Questo potrebbe anche essere qualcosa che potremmo rilevare accadere un giorno. Anche se è uno spettacolo incredibile da immaginare, il punto chiave di questo studio è che potremmo avere un modo ideale per rilevare la materia oscura direttamente usando i corpi cosmici forniti dalla natura. E questo metodo migliorerebbe notevolmente sia la robustezza che l’accuratezza della velocità di acquisizione della materia oscura, aprendo la porta al calcolo della forza che le particelle di materia oscura impongono alla materia ordinaria, all’interno del cuore ghiacciato delle stelle di neutroni.

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