Self-interacting Dark Matter

La materia oscura auto-interagente fornisce una migliore descrizione delle velocità delle stelle nelle galassie rispetto alla materia oscura che non interagisce da sola.

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Oggi parliamo di un modello di materia oscura al di là del paradigma LCDM (modello Lambda Cold Dark Matter) – il modello cosmologico standard –  che non è ampiamente noto, ma ha attirato l’attenzione negli ultimi anni: Self-Interacting Dark Matter (SIDM), un tipo di materia oscura che, a differenza del CDM, risolve problemi in cosmologia. Su piccola e grande scala galattica, può correggere discrepanze tra osservazioni e previsioni del modello cosmologico standard, che invece considera la materia oscura “fredda” (CDM) che non interagisce con se stessa. E lo fa lasciando intatto il successo del modello standard su scale più grandi.
Manoj Kaplinghat dell’Università della California a Irvine, Hai-Bo Yu dell’Università della California a Riverside, e i colleghi hanno dimostrato che la materia oscura auto-interagente può anche spiegare la diversità delle curve di rotazione della galassia: grafici delle velocità delle stelle in una galassia rispetto alla loro distanza dal centro della galassia.
Le stelle e il gas nelle galassie di solito ruotano a una velocità costante al di sopra di una certa distanza dal centro della galassia: le curve di rotazione sono tutte essenzialmente ‘piatte’, non importa quanti “aloni” di materia oscura siano inglobati. Ma le galassie con aloni di materia oscura di massa simile possono avere curve molto diverse al di sotto di quella distanza: alcune curve si innalzano ripidamente verso il picco e altre gradualmente. Questa diversità è difficile da spiegare nel modello standard di materia oscura fredda.
Kaplinghat, Yu e colleghi hanno analizzato le curve di rotazione di 30 galassie che rappresentano bene questa diversità e hanno confrontato le curve con quelle derivate da un modello galattico che hanno sviluppato. Il modello include un alone di materia oscura auto-interagente nella regione interna e influisce sulla distribuzione della materia visibile nell’alone e sulla sua storia di formazione. I ricercatori hanno scoperto che il modello fornisce un’eccellente adattamento ai dati, fornendo supporto all’ipotesi che la materia oscura sia auto-interagente.
Questa ricerca è pubblicata in Physical Review Letters
https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.119.111102

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