Un team di astronomi guidati dal Prof. Judd Bowman dell’Arizona State University si è imbattuto inaspettatamente nella materia oscura, il componente più misterioso dello spazio cosmico, mentre tentava di individuare le stelle più antiche dell’universo attraverso segnali radio. Il segnale, registrato da un nuovo radiotelescopio chiamato EDGES, risale a 180 milioni di anni dopo il Big Bang.
L’idea che questi segnali implichino la materia oscura si basa su un documento, pubblicato sulla rivista Nature, del Prof. Rennan Barkana, Università di Tel Aviv (TAU), che suggerisce che il segnale è la prova delle interazioni tra la materia normale e la materia oscura nell’universo primordiale. Secondo Barkana, la scoperta offre la prima prova diretta del fatto che la materia oscura esiste e che è composta da particelle di piccola massa.
Da cosa è composto l’universo?
“La materia oscura è la chiave per risolvere il mistero della composizione dell’universo. Sappiamo parecchie cose sugli elementi chimici che costituiscono la Terra, il sole e altre stelle, ma la maggior parte della materia dell’universo è invisibile ed è conosciuta come “materia oscura”. L’esistenza della materia oscura è dedotta dalla sua forte gravità, ma non abbiamo idea di che tipo di sostanza sia. Dunque, rimane uno dei più grandi misteri della fisica. Per risolverlo, dobbiamo viaggiare indietro nel tempo. Noi vediamo il sole come era 8 minuti fa, mentre le stelle primordiali dell’universo, immensamente lontane, sulla Terra appaiono come erano miliardi di anni fa”, spiega Barkana, direttore del Dipartimento di Astrofisica della TAU.
Il Prof. Bowman e i suoi colleghi hanno rilevato un segnale radio ad una frequenza di 78 megahertz. L’ampiezza del profilo osservato è in gran parte coerente alle aspettative, ma è stata riscontrata anche un’ampiezza maggiore(corrispondente ad un assorbimento più profondo) del previsto, indicando che il gas primordiale era più freddo di quanto previsto. Barkana suggerisce che il gas si sia raffreddato attraverso l’interazione dell’idrogeno con la fredda materia oscura.
“Ho realizzato che questo sorprendente segnale indica la presenza di due attori: le stelle primordiali e la materia oscura. Le stelle primordiali dell’universo hanno attivato il segnale radio, mentre la materia oscura entrava in collisione con quella ordinaria e la raffreddava. Il materiale extra-freddo spiega naturalmente il forte segnale radio”, aggiunge Barkana. Gli scienziati si aspettavano che le eventuali particelle di materia oscura fossero pesanti, ma la scoperta indica particelle di piccola massa e questa intuizione, secondo Barkana, “ha il potenziale di riorientare la ricerca della materia oscura”.
Quando le stelle si sono formate nell’universo primordiale, si prevede che la loro luce sia penetrata nell’idrogeno primordiale, alterandone la struttura interna. Questo avrebbe fatto sì che l’idrogeno assorbisse fotoni dallo sfondo cosmico di microonde, alla lunghezza d’onda di 21 cm, lasciando un segno nello spettro radio che dovrebbe essere osservabile oggi con frequenze radio inferiori a 200 megahertz. L‘osservazione corrisponde a questa previsione, con l’eccezione dell’inaspettata profondità dell’assorbimento.
Secondo Barkana, la materia oscura ha prodotto un modello specifico di onde radio che possono essere rilevate con un grande dispositivo di antenne radio. Uno di questi è lo SKA, il più grande radiotelescopio del mondo, ora in costruzione. “Una simile osservazione con lo SKA confermerebbe che le stelle primordiali hanno svelato la materia oscura”, conclude Barkana.
