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I buchi neri possono assorbire materia invisibile che rallenta il moto delle stelle

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Per la prima volta, gli scienziati potrebbero aver scoperto prove indirette che circonda una grande quantità di materia oscura invisibile buchi neri. La scoperta, se confermata, potrebbe rappresentare un importante passo avanti nello studio della materia oscura.

Buchi neri

La materia oscura costituisce circa l'85% di tutta la materia nell'universo, ma è quasi completamente invisibile agli astronomi. Questo perché, a differenza della materia che compone stelle, pianeti e tutto ciò che ci circonda, la materia oscura non interagisce con la luce e non può essere vista.

Fortunatamente, la materia oscura interagisce gravitazionalmente, il che consente ai ricercatori di dedurre la presenza della materia oscura osservando il suo effetto gravitazionale su un "proxy" della materia ordinaria. In un nuovo studio, un team di scienziati della Education University di Hong Kong ha utilizzato stelle in orbita attorno a buchi neri in sistemi binari come tali "proxy".

Il team ha osservato come le orbite delle due stelle rallentassero, o leggermente rallentassero, di circa 1 millisecondo all'anno mentre si muovevano attorno ai loro buchi neri compagni, designati A0620-00 e XTE J1118+480. Il team ha concluso che il rallentamento è stato il risultato della materia oscura che ha inghiottito i buchi neri e ha creato attrito e gravità significativi per le stelle mentre orbitavano attorno ai loro partner più massicci.

Utilizzando simulazioni al computer dei sistemi di buchi neri, il team ha applicato il modello di attrito dinamico della materia oscura, ampiamente utilizzato in cosmologia, che presuppone una certa perdita di quantità di moto da parte degli oggetti che interagiscono gravitazionalmente con la materia oscura. Le simulazioni hanno mostrato che i tassi di decadimento osservati delle orbite corrispondono alle previsioni del modello di attrito. Il tasso osservato di decadimento orbitale è circa 50 volte la stima teorica, che è di circa 0,02 millisecondi di decadimento orbitale all'anno per le binarie prive di materia oscura.

"Questo è il primo studio in assoluto a utilizzare il 'modello di attrito dinamico' per confermare e dimostrare l'esistenza della materia oscura attorno ai buchi neri", afferma Jang Man Ho (si apre in una nuova scheda), capogruppo e professore associato del Dipartimento di Ambiente di scienze naturali e studi ambientali nella tua applicazione.

I risultati dello studio, pubblicati il ​​30 gennaio su The Astrophysical Journal Letters, aiutano a confermare una teoria di lunga data in cosmologia secondo cui i buchi neri possono assorbire la materia oscura che si avvicina abbastanza a loro. Ciò porta a una ridistribuzione della materia oscura attorno ai buchi neri, creando un "picco di densità" nelle loro immediate vicinanze, che può influenzare sottilmente le orbite degli oggetti circostanti.

Buchi neri

Chan ha spiegato che i precedenti tentativi di studiare la materia oscura attorno ai buchi neri si basavano sull'emissione di luce ad alta energia sotto forma di raggi gamma, o pulsazioni nello spazio note come onde gravitazionali. Queste emissioni sono causate dalla collisione e dalla fusione di buchi neri, un evento raro nell'universo che può far aspettare a lungo gli astronomi per avere dati sufficienti.

Questa ricerca offre agli scienziati un nuovo modo di studiare la materia oscura distribuita attorno ai buchi neri, che potrebbe aiutarli a essere più attivi nella loro ricerca. Il team intende cercare binari di buchi neri simili da studiare in futuro.

"Questa ricerca apre un'importante nuova direzione per la ricerca futura sulla materia oscura", ha detto Chan. "In una sola galassia, la Via Lattea, ci sono almeno 18 sistemi binari simili agli oggetti del nostro studio, che possono fornire ricche informazioni che aiuteranno a svelare il mistero della materia oscura".

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