Per decenni, gli scienziati sono rimasti intrappolati in un gioco cosmico a nascondino con la materia oscura, la sostanza invisibile che costituisce l’85% della massa dell’universo. Una nuova ricerca suggerisce che le regole di questo gioco potrebbero essere completamente sbagliate. Il modello standard presuppone che la materia oscura sia “fredda”, il che significa che le sue particelle si muovono lentamente. Ma un numero crescente di prove suggerisce che potrebbe essere nato “caldo”, muovendosi a velocità vicine alla luce. Se fosse vera, questa scoperta potrebbe ribaltare le teorie consolidate su come si sono formate le galassie e rimodellare la nostra comprensione dei primi istanti dell’universo.
Il puzzle della materia oscura
La materia oscura è notoriamente difficile da studiare perché non interagisce con la luce. Ciò significa che non possiamo vederlo direttamente, ma solo dedurre la sua esistenza attraverso i suoi effetti gravitazionali sulla materia visibile. Ciò rende anche impossibile che siano composti dalle stesse sostanze degli oggetti di uso quotidiano (elettroni, protoni, neutroni), che interagiscono tutti con la luce. Nonostante costituisca cinque volte più materia di tutto ciò che possiamo vedere, la materia oscura rimane un mistero.
La teoria principale preferisce da tempo la materia oscura fredda (CDM), particelle che si muovono abbastanza lentamente da raggrupparsi e dare origine alla formazione di galassie. Ma questo modello non è perfetto; alcune osservazioni mettono in discussione le sue previsioni. È qui che entra in gioco l’ipotesi della materia oscura “calda”.
Una storia sulle origini più eccitante
La nuova ricerca propone che la materia oscura potrebbe aver avuto origine nel periodo immediatamente successivo al Big Bang, durante un periodo chiamato riscaldamento post-inflazionistico. Quella fu un’era caotica in cui l’universo si espanse rapidamente, convertendo l’energia in una zuppa calda e densa di particelle. Se la materia oscura fosse nata in questo ambiente, avrebbe potuto muoversi in modo incredibilmente veloce.
La chiave è che anche a queste velocità, la materia oscura potrebbe essersi raffreddata abbastanza da comportarsi come la versione “fredda” che ci aspettiamo. Questo processo, chiamato “disaccoppiamento”, consentirebbe alla galassia di aggregarsi e guidare la formazione delle galassie.
Rilanciare i vecchi candidati
Questa scoperta potrebbe anche far rivivere un candidato alla materia oscura a lungo ignorato: il neutrino di piccola massa. Decenni fa, queste particelle furono escluse perché si pensava che si muovessero troppo velocemente per consentire la formazione delle galassie. Ma se fossero nati caldi e poi si fossero raffreddati, dopo tutto avrebbero potuto svolgere un ruolo cruciale nella formazione della struttura.
“Il neutrino è diventato il primo esempio di materia oscura calda… È sorprendente che un candidato simile, se prodotto proprio mentre veniva creato l’universo caldo del Big Bang, avrebbe potuto raffreddarsi al punto da agire, di fatto, come materia oscura fredda”, ha detto Keith Olive, un ricercatore coinvolto nello studio.
Testare la teoria
Il team ora prevede di testare le proprie idee attraverso esperimenti sulla Terra, utilizzando acceleratori di particelle e cercando prove nell’universo primordiale. In caso di successo, ciò potrebbe sbloccare un quadro più chiaro dei primi momenti dell’universo.
“Con le nostre nuove scoperte, potremmo essere in grado di accedere a un periodo della storia dell’universo molto vicino al Big Bang”, ha detto Yann Mambrini, un altro ricercatore del progetto. La caccia alla materia oscura è tutt’altro che finita, ma questa nuova linea di indagine potrebbe finalmente avvicinarci alla risoluzione di uno dei più grandi misteri della cosmologia.
In definitiva, la scoperta della materia oscura calda non solo rivelerebbe la vera natura di questa sostanza sfuggente, ma costringerebbe anche i cosmologi a rivalutare la loro comprensione fondamentale dell’evoluzione dell’universo.
