Scoperta della Materia Mancante nell’Universo
Negli ultimi anni, l’universo ha rivelato un mistero affascinante che ha sfidato la comprensione dei cosmologi. Quasi la metà della materia ordinaria, quella che costituisce tutto ciò che conosciamo, dai protoni e stelle ai pianeti e agli esseri umani, è rimasta invisibile e sfuggente. Gli scienziati l’avevano etichettata come “mancante” fino a oggi. Recentemente, un team di astronomi del Caltech e del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) ha compiuto un passo significativo, riuscendo a rilevare direttamente questa materia mancante attraverso l’analisi dei fast radio bursts (FRBs). Questi brevi e intensi lampi di onde radio, provenienti da galassie lontane, fungono da sonde estremamente precise, illuminando il medium intergalattico altrimenti invisibile. La scoperta di questa materia è fondamentale per comprendere la struttura e l’evoluzione dell’universo.
Il Ruolo degli FRBs nella Rilevazione della Materia Invisibile
Quando gli FRBs viaggiano per miliardi di anni luce per raggiungere la Terra, attraversano nubi di gas ionizzato che si trovano tra le galassie. Durante questo viaggio, le onde radio subiscono un rallentamento in base alla quantità di materia che incontrano lungo il loro cammino. Misurando questo ritardo, noto come dispersione, gli scienziati possono calcolare la quantità di materia invisibile presente lungo il percorso degli FRBs. Liam Connor, professore assistente ad Harvard e autore principale dello studio, spiega: “Gli FRBs brillano attraverso la nebbia del medium intergalattico, e misurando con precisione come la luce rallenta, possiamo pesare quella nebbia, anche quando è troppo debole per essere vista”. Questo approccio innovativo ha aperto nuove prospettive nella cosmologia moderna.
Analisi dei Fast Radio Bursts e le loro Galassie Ospiti
Lo studio ha esaminato 69 FRBs ben localizzati, ognuno associato a una galassia ospite con una distanza nota. Tra questi, spicca FRB 20230521B, che si trova a un incredibile 9,1 miliardi di anni luce di distanza, rendendolo il fast radio burst più lontano mai registrato. Sebbene gli astronomi abbiano identificato oltre mille FRBs fino ad oggi, solo circa un centinaio sono stati tracciati con precisione fino alle loro galassie ospiti. Questa localizzazione è fondamentale, poiché conoscere sia l’origine che la distanza di un FRB è essenziale per utilizzarlo come strumento di mappatura della materia che ha attraversato. Di questi 69 FRBs, 39 sono stati scoperti grazie al Deep Synoptic Array (DSA)-110, una rete di 110 antenne radio situata in California, progettata specificamente per la rilevazione e localizzazione degli FRBs. Gli altri segnali provengono da osservatori globali, tra cui il Square Kilometre Array Pathfinder in Australia.
Distribuzione della Materia Ordinaria nell’Universo
I risultati di questa ricerca hanno rivelato che circa il 76% della materia ordinaria si trova nel medium intergalattico, distribuita in modo sottile nello spazio. Un ulteriore 15% è localizzato in aloni gassosi che circondano le galassie, mentre solo una piccola frazione è presente all’interno delle galassie stesse, in forma di stelle o gas galattico freddo. Vikram Ravi, professore assistente di astronomia al Caltech, ha commentato: “È come se stessimo vedendo l’ombra di tutti i barioni, con gli FRBs come retroilluminazione”. Questa distribuzione della materia si allinea con le previsioni formulate da simulazioni cosmologiche avanzate, ma non era mai stata confermata attraverso osservazioni dirette fino a questo momento. La comprensione di questa distribuzione è cruciale per il progresso della cosmologia.
Implicazioni Future e Nuove Scoperte
I risultati di questo studio aprono anche nuove strade per l’indagine della fisica fondamentale. Ad esempio, potrebbero fornire indizi sulla massa delle particelle subatomiche note come neutrini. Sebbene il modello standard della fisica delle particelle presupponga che i neutrini non abbiano massa, le osservazioni nel mondo reale suggeriscono il contrario. Determinare la loro massa precisa potrebbe rivelarsi cruciale per espandere la nostra comprensione della fisica oltre le teorie attuali. Secondo Ravi, questo è solo l’inizio per gli FRBs nel campo della cosmologia. Un nuovo progetto, il telescopio radio DSA-2000 del Caltech, attualmente in fase di sviluppo nel deserto del Nevada, è progettato per localizzare fino a 10.000 FRBs ogni anno, ampliando notevolmente il loro ruolo nell’indagine della struttura dell’universo. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, ha ricevuto finanziamenti dalla National Science Foundation, sottolineando l’importanza di queste scoperte nel panorama scientifico contemporaneo.
