Així és com la matèria fosca i la matèria regular es “parlen” entre elles, afirma Wild New Paper


Matèria fosca és una substància relliscosa. Pel que podem dir, ha d’existir perquè els nostres models actuals de l’Univers funcionin. Però no només no podem veure-ho, sentir-lo o interactuar amb ell de cap manera, sinó que ni tan sols estem segurs de què és realment la matèria fosca.

Tanmateix, tenim algunes pistes, com ara com la matèria fosca pot interactuar o “parlar” amb la matèria normal mitjançant la gravetat. La manera com funcionen aquestes interaccions és encara un misteri, però un nou article proposa que una cosa que s’anomena “acoblament no mínim” podria ser la solució.

“Ens vam preguntar: la gravetat és incorrecta o simplement ens perdem alguna cosa crucial sobre la naturalesa de la matèria fosca? Què passa si la matèria fosca i la matèria ‘bariònica’ estàndard no es comuniquen de la manera que sempre hem imaginat?” els tres autors, els cosmòlegs Giovanni Gandolfi, Andrea Lapi i Stefano Liberati, explicar en un comunicat de premsa sobre la seva feina.

“Amb la nostra investigació, hem intentat respondre aquestes preguntes intrigants”.

La nostra millor conjectura sobre quina podria ser la matèria fosca és freda, partícules massives que interaccionen dèbilmentque tenen els físics experimentals de tot el món intentava detectar fa dècades, però encara no l’han trobat.

Malgrat el bé que aquest tipus de matèria fosca funciona als nostres models, encara hi ha un parell de problemes. Un de gran es diu el problema de l’aureola cuspyon la densitat inferida de matèria fosca a les galàxies no s’alinea amb el que es coneix com a simulacions de cossos N.

Aquestes simulacions suggereixen que per explicar la seva estructura i moviment actuals, a les galàxies de poca matèria la matèria fosca hauria de ser “cuspiga”, és a dir, està més concentrada al voltant de la cúspide o fora de la galàxia. Però les observacions ens diuen que la majoria de galàxies nanes semblen mantenir la seva matèria fosca al mig.

Definitivament, aquest document no és el primer, i probablement no serà l’últim a intentar resoldre aquests problemes de matèria fosca, però l’equip ha proposat una nova tàctica. Els investigadors suggereixen que si la matèria fosca no està mínimament acoblada a la gravetat, resol el problema cuspy i un altre problema relacionat anomenat relació d’acceleració radial.

“En aquest article, proposem un altre punt de vista per modificar el marc estàndard de matèria fosca freda i fer-lo capaç de descriure amb precisió les corbes de rotació de les galàxies observades i, alhora, reproduir fidelment la relació d’acceleració radial”. l’equip escriu al seu nou document.

“La introducció d’aquest acoblament pot mantenir l’èxit de la matèria fosca freda a grans escales cosmològiques alhora que millora el seu comportament en sistemes galàctics”.

L’acoblament no mínim és una mica equivocat. Significa que la matèria fosca està directament acoblada a una curvatura de l’espai-temps anomenada Tensor d’Einstein. En poques paraules, és un nou tipus d’interacció entre la matèria fosca i la gravetat. Si es produeix un acoblament no mínim, la matèria fosca interacciona amb l’espai-temps d’una manera diferent a la que ho fa la matèria normal.

“Aquesta característica de la matèria fosca no és una peça de la nova física fonamental exòtica”, diuen els autors.

“Es pot explicar l’existència d’aquest acoblament no mínim només amb la física coneguda”.

Aquesta és només una hipòtesi, i tot i que sembla que encaixa bé amb les dades d’observació que tenim fins ara, la matèria fosca segueix sent una bèstia complicada. Necessitarem molta més investigació per determinar si l’acoblament no mínim és realment una característica de la matèria fosca o només una altra hipòtesi que ens impulsi a descobrir què està passant realment.

“El futur de la matèria fosca sembla més brillant”, assenyalen els autors en un comunicat de premsa.

“Es realitzaran estudis addicionals per explorar totes les implicacions interessants d’aquesta nova característica proposada de la matèria fosca. No ens sorprèn descobrir que aquest acoblament no mínim podria resoldre altres qüestions sense resposta de l’Univers”.

La investigació s’ha publicat a Revista Astrofísica.