Ci mancano delle cose. Moltissimo.
I cosmologi lo sanno da anni. I calcoli dicono che là fuori dovrebbe esserci più materia ordinaria. Di quelli che creano le stelle. Pianeti. Voi. Ma quando guardiamo le galassie, i numeri non tornano. Vediamo solo circa un decimo di ciò che prevede il modello del Big Bang.
Per decenni il presupposto è stato semplice. Il resto della questione? Si sta nascondendo. Probabilmente fluttuante nei vuoti vuoti tra le galassie. Distribuire sottilmente. Invisibile. Quasi impercettibile.
Finora.
Un nuovo studio ribalta la situazione sulle posizioni mancanti della materia galattica. I ricercatori del MIT e la collaborazione CHIME/FRB l’hanno finalmente trovato. E si scopre che il viaggio è stato violento.
La velocità con cui i lampi radio mappano la materia invisibile
Il trucco non erano i telescopi migliori. Era meglio fare rumore.
Il team ha utilizzato i Fast Radio Bursts (FRB). Scoperto nel 2007. Questi sono lampi di onde radio di millisecondi. Incredibilmente luminoso. Provengono da miliardi di anni luce di distanza. Mentre viaggiano verso la Terra, attraversano il gas intergalattico. La questione diffama il segnale. Lo allunga nel tempo.
Pensatela come una radiografia cosmica.
“Iniziano come un lampo molto veloce”, spiega Haochen Wang, ricercatore laureato presso il Kavli Institute del MIT. “Mentre attraversano la materia, si imbrattano. Noi misuriamo con precisione quella sbavatura.”
La sbavatura è direttamente proporzionale alla quantità di materiale che si frappone. Più sbavature significano più massa.
Per individuare esattamente dove risiede questa materia, il team ha combinato i dati provenienti da due enormi fonti. L’esperimento canadese di mappatura dell’intensità dell’idrogeno. Lo strumento spettroscopico dell’energia oscura. Hanno correlato in modo incrociato migliaia di segnali FRB con milioni di posizioni galattiche.
Il segnale è stato diffuso all’interno di una galassia? O tra loro?
La risposta ha cambiato tutto.
Perché i buchi neri sono più violenti di quanto pensassimo
La materia mancante è infatti tra le galassie. Ma non dove ci aspettavamo.
Le simulazioni prevedevano che il gas sarebbe rimasto relativamente vicino. A poche centinaia di migliaia di anni luce dal centro di una galassia. Forse fino a un milione.
I nuovi dati mostrano che le nuvole si estendono fino a 4 milioni di anni luce.
Questo è lontano. Molto lontano.
Se calci una palla delicatamente, rotola. Se lo metti in orbita, hai bisogno di una forza notevole. Questa questione non è stata semplicemente spinta. È stato lanciato.
Kiyoshi Masui, professore di fisica del MIT, lo ha detto senza mezzi termini. L’attività delle stelle e i getti dei buchi neri sono “molto più violenti del previsto”.
Le implicazioni sono acute.
- I getti del buco nero colpiscono più forte.
- Le esplosioni di supernova lanciano materiale più lontano.
- Le galassie disperdono materia nello spazio a un ritmo che sfida le simulazioni attuali.
L’universo è più energetico di quanto consentito dai nostri modelli.
Quale metodo risolve finalmente il mistero della materia ordinaria
Non si tratta solo di trovare pezzi mancanti. Riguarda il metodo.
Usare gli FRB come sonde per la materia galattica mancante rappresenta la svolta. Prima di ciò, il gas era troppo sottile per essere individuato. Ora, l’effetto di sbavatura fornisce una metrica chiara.
I risultati, pubblicati su Physical Review Letters, confermano due cose.
- Esiste la materia ordinaria. Non è sparito. È semplicemente spostato.
- I meccanismi che lo spostano sono più forti di quanto la fisica attualmente spieghi.
Il 17% dell’universo dovrebbe essere costituito da materia ordinaria. Ne abbiamo rappresentato solo una frazione all’interno dei confini della galassia. Il resto è là fuori. Nel buio profondo. Travolti da forze che solo ora cominciamo a misurare.
CHIME sta ancora raccogliendo dati. Sono stati trovati altri FRB. La mappa diventa sempre più chiara.
Ma la domanda rimane. Se le galassie perdono così tanta energia e materia, cosa succede alla struttura della rete cosmica?
Potrebbe essere necessario riscrivere le regole dell’evoluzione galattica. Ancora.
