La materia oscura, una delle componenti più enigmatiche e sfuggenti dell’universo, potrebbe non essere del tutto invisibile. Un nuovo studio teorico condotto dai ricercatori dell’Università di York (rif.) suggerisce che questa sostanza misteriosa potrebbe dipingere il cosmo in lievi sfumature di rosso e di blu, lasciando una traccia misurabile nella luce che la attraversa.
La materia oscura costituisce oltre l’80% della materia dell’universo, ma non emette, non assorbe e non riflette la luce, rendendola impossibile da osservare direttamente. Tuttavia, secondo la nuova ricerca, la luce che attraversa regioni dello spazio ricche di materia oscura potrebbe mostrare un colore, una leggera tonalità rossa o blu, a seconda del tipo di materia oscura presente.
L’effetto sarebbe straordinariamente sottile, troppo debole per essere rilevato dagli strumenti attuali, ma potenzialmente misurabile con la prossima generazione di osservatori ultra-sensibili. Come spiega il coautore dello studio Mikhail Bashkanov, “È una domanda piuttosto insolita da porre nel mondo scientifico, perché la maggior parte dei ricercatori concorderebbe sul fatto che la materia oscura è oscura. Ma abbiamo dimostrato che anche la materia oscura del tipo più oscuro immaginabile potrebbe comunque possedere una sorta di firma cromatica”.
Come luce e materia oscura potrebbero connettersi
Per spiegare il possibile meccanismo, il team utilizza un’analogia con la regola delle sei strette di mano, la teoria secondo cui due persone qualsiasi sulla Terra sono collegate da una catena di al massimo sei conoscenze. Allo stesso modo, anche se la materia oscura non interagisce direttamente con la luce, potrebbe farlo indirettamente attraverso particelle intermediarie che si conoscono tra di loro.
Tra queste particelle si potrebbe trovare il bosone di Higgs, la celebre particella di Dio associata al campo di Higgs, responsabile di conferire massa alle altre particelle. Attraverso questi intermediari, i fotoni, cioè le particelle della luce, potrebbero diffondersi lievemente sulle particelle di materia oscura, lasciando una debolissima impronta di colore o di polarizzazione nella luce che attraversa le regioni più dense di materia oscura.
“È un’idea affascinante, e ciò che è ancora più eccitante è che, in determinate condizioni, questo ‘colore’ potrebbe effettivamente essere rilevabile. Con la giusta tipologia di telescopi di nuova generazione, potremmo misurarlo“, come afferma Bashkanov
Cosa potrebbero rivelare i colori della materia oscura
Lo studio presenta i primi calcoli dettagliati su come la luce potrebbe diffondersi sulla materia oscura. I risultati dipendono dalla natura fisica della materia oscura stessa. Se la materia oscura fosse composta da WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), particelle massicce debolmente interagenti, la luce che attraversa una regione ricca di WIMP perderebbe prima i suoi fotoni blu ad alta energia, risultando quindi leggermente arrossata.
Al contrario, se la materia oscura interagisse solo tramite la gravità, i fotoni si diffonderebbero in modo opposto, generando un leggero spostamento verso il blu nello spettro della luce. In entrambi i casi, le interazioni sarebbero minime ma non nulle, il che significa che la materia oscura potrebbe lasciare un’impronta rilevabile nella luce che attraversa zone dense, come i centri delle galassie o gli ammassi galattici.
Questi effetti potrebbero causare minuscole distorsioni nello spettro luminoso degli oggetti lontani. Il bagliore di una galassia, per esempio, potrebbe apparire microscopicamente più rosso o più blu a seconda del tipo di materia oscura che si trova tra essa e la Terra. In linea di principio, tali differenze potrebbero aiutare gli scienziati a distinguere tra diversi modelli di materia oscura, analizzando se la luce cosmica tende a spostarsi verso il rosso o verso il blu mentre attraversa lo spazio dominato dalla materia oscura.
Una guida per la prossima generazione di telescopi
Bashkanov sottolinea come lo studio possa indirizzare meglio gli sforzi di ricerca futuri. “Oggi gli scienziati stanno spendendo miliardi per costruire esperimenti diversi, alcuni per trovare i WIMP, altri per cercare gli assioni o i fotoni oscuri. I nostri risultati mostrano che possiamo restringere dove e come dovremmo guardare nel cielo, potenzialmente risparmiando tempo e concentrando meglio tali sforzi“.
Per rilevare effetti così minimi, saranno necessari telescopi ultra-precisi in grado di analizzare la luce che ha viaggiato per miliardi di anni luce. I futuri strumenti, come l’European Extremely Large Telescope (E-ELT) e il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA, offriranno la sensibilità richiesta per mettere alla prova queste previsioni, grazie alla loro capacità di misurare con estrema precisione spettri e polarizzazioni.
Se confermate, queste scoperte potrebbero aprire una nuova finestra osservativa sulla materia oscura, rivoluzionando il modo in cui studiamo uno dei più grandi misteri della cosmologia. L’idea che la materia oscura possa acquisire un impercettibile colore, in sfumature di rosso o di blu, rappresenta un ponte tra il visibile e l’invisibile, offrendo un modo indiretto ma profondo per rivelare ciò che finora è rimasto nascosto.
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