Coelum Astronomia 221 - 2018 - Page 58

La traccia di un’interazione con la materia oscura?

Il primo articolo si collega a un secondo, pubblicato sul numero di marzo di Nature, redatto da Rennan Barkana. Qui, il ricercatore sottolinea che il profilo del segnale individuato è in gran parte coerente con le aspettative, considerando proprio l'emissione a 21 centimetri indotta dalle prime stelle. Tuttavia, come detto poco sopra, l'ampiezza del profilo è risultata due volte più profonda rispetto alle previsioni, indicando che l'assorbimento della radiazione fu più intenso di quanto previsto dai modelli esistenti. Per spiegare questa discrepanza bisogna ipotizzare o che la temperatura della radiazione cosmica di fondo fosse più alta o che il gas di idrogeno primordiale avesse una temperatura più bassa di quanto stimato (con temperature attorno ai 3 kelvin, ossia circa -270 °C).

Nel suo articolo, Barkana, partendo proprio dai risultati di Bowman, riporta che il profilo di assorbimento rilevato può essere spiegato dalla combinazione dell'effetto della radiazione proveniente dalle prime stelle e dall'eccesso di raffreddamento del gas cosmico di idrogeno primordiale indotto dalla sua interazione con la materia oscura (in grado quindi di assorbire energia dalla materia ordinaria).

Nello studio l’autore riesce anche a descrivere alcune proprietà delle particelle di materia oscura, sostenendo che non siano più pesanti di alcune masse protoniche, valore ben più basso delle stime fatte considerando l’ipotesi delle particelle WIMP (Weakly Interacting Massive Particles – Per saperne di più leggi lo speciale “Materia Oscura” su Coelum Astronomia 210) e conferma anche che tale materia sia altamente non relativistica e moderatamente fredda.

Questi risultati indicherebbero inoltre che la "cosmologia a 21 centimetri" può essere sfruttata come sonda per le indagini sulla materia oscura, stabilendo un primo importantissimo passo nelle indagini oltre la fisica delle particelle descritta dal modello standard.

Il team di scienziati potrebbe dunque aver visto, con la stessa osservazione, sia le prime stelle

Sopra. Una rappresentazione artistica delle prime stelle che hanno illuminato il cosmo. Crediti: NASA/WMAP Science TeamQuesta interpretazione artistica illustra una prima era della storia dell'universo, "l'epoca della reionizzazione", in cui la luce stellare ionizzava l'idrogeno neutro che riempiva il cosmo primordiale. Questo processo ha reso l'idrogeno trasparente, permettendo alla luce di fluire attraverso l'universo e terminare le età oscure cosmiche. Crediti: ESA/C. Carreau.

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