L'osservazione di vecchie nane bianche anormalmente calde confermerebbe l'esistenza di questa sfuggente componente dell'universo
La caccia alla materia oscura, che dovrebbe rappresentare circa l'85 per cento della massa dell'universo e aver avuto un ruolo essenziale nella sua formazione, deve continuare: gli esperimenti condotti finora con i diversi strumenti mesi in campo dalla ricerca hanno fornito buoni indizi della sua reale esistenza ma nessuna prova conclusiva. Tuttavia ci potrebbe essere un modo alternativo per osservarla.
Com'è noto la materia oscura, la cui esistenza è necessaria per poter spiegare la velocità di rotazione delle galassie e il comportamento dei cluster di galassie, deve essere composta di particelle (WIMPS, weakly interacting massive particles) che possono interagire con gli atomi normali, ma solo debolmente e molto di rado. Quando tale interazione avviene, l'urto fra esse e gli atomi dovrebbe liberare una piccola quantità di energia rilevabile.
In un articolo a prima firma Zeeshan Ahmed pubblicato su Science http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/science.1186112 , vengono riferiti i risultati finali dell'esperimento CDMS-II (Cryogenic Dark Matter Search II), che sfrutta particolari rilevatori al silicio e germanio collocati nella miniera di Soudan, in Minnesota, mantenuti a una temperatura prossima allo zero assoluto. Nel corso dei nove anni durante i quali si è protratto l'esperimento, due sono stati gli eventi che potrebbero essere interpretati come provenienti dall'urto di particelle di materia oscura con atomi normali, rilevati entrambi nel 2007. Dai calcoli dei ricercatori risulta che per avere la certezza della rilevazione dell'esistenza della materia oscura gli eventi di questo tipo avrebbero dovuto essere almeno cinque, ma i ricercatori osservano che tuttavia i risultati fanno sperare che, con altri esperimenti, “ci si può aspettare o quanto meno fortemente sperare che nei prossimi cinque anni qualcuno possa vedere un segnale chiaro”.
In realtà un evento fortemente “sospetto” di essere stato generato dall'interazione fra materia normale e materia oscura era già stato rilevato nel 2000 dall'esperimento DAMA, condotto presso i Laboratori nazionali del Gran Sasso dell'INFN. Dato che questo tipo di segnale non era stato però rilevato dagli altri esperimenti analoghi all'epoca in corso – come CDMA negli Stati Uniti e ZEPLIN in Gran Bretagna – diversi ricercatori si sono interrogati sulle possibili ragioni di questa circostanza.
Per spiegare la discrepanza alcuni fisici hanno ipotizzato l'esistenza di differenti tipi di materia oscura che potrebbero interagire solamente con i rivelatori di DAMA. Una di queste è l'ipotesi della materia oscura anelastica, avanzata nel 2001 da David Smith dell'Università della California a Berkeley e Neal Weiner dell'Università di Washington. A differenza della materia oscura normale, “elastica”, quella anelastica diverrebbe più “pesante” nell'urto con atomi o ioni di massa sufficientemente elevata, ossia un tipo di ioni utilizzati solamente negli apparti di DAMA.
Ora due gruppi indipendenti di ricercatori, diretti rispettivamente da Dan Hooper del Fermilab e da Matthew McCullough dell'Università di Oxford e Malcolm Fairbairn del King's College di Londra hanno sviluppato la teoria approdando a risultati che potrebbero fornire un nuova metodologia di osservazione della materia oscura.
Essi hanno infatti calcolato – come si può leggere nei rispettivi preprint postati su arXiv: arXiv: 1001.2737 http://arxiv.org/abs/1001.2737 e arXiv:1002.0005 http://arxiv1.library.cornell.edu/abs/1002.0005 – il modo in cui la materia oscura dovrebbe interagire all'interno del nucleo di una nana bianca quando essa viene accelerata verso il suo interno dalle forze gravitazionali della stella. Secondo questi calcoli, la materia oscura anelastica dovrebbe interagire più fortemente di quella elastica, finendo per essere assorbita dall'astro. Questo aumento di massa dovrebbe a sua volta determinare una aumento della sua temperatura da 3000 K a 7000 K.
“Se si osserva una regione densa di materia oscura, invece di vedere nane bianche molto fredde, si dovrebbero poter osservare nane bianche vecchie intorno ai 6-7000 Kelvin, e questo ci porterebbe a dire: 'ohh, forse queste nane bianche si stanno raffreddando, ma non possono farlo ulteriormente perché la materia oscura anelastica le scalda'. E questo sarebbe un dato a favore della materia oscura anelastica.”, spiega Hooper.
Entrambi i gruppi di studio suggeriscono quindi di andare a caccia di nane bianche insolitamente calde per suffragare l'ipotesi della materia oscura anelastica, anche se mentre lo studio di McCullough e Fairbairn si è focalizzato su regioni vicine come i cluster globulari, il gruppo di Hooper ritiene che dovrebbero esserci più elevate densità di materia oscura in prossimità dei centri galattici.
Fonte: http://lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/Nelle_nane_bianche_il_segreto_della_materia_oscura/1342097
Vedi: http://www.stazioneceleste.it/articoli/wilcock/wilcock_TDC_06.htm http://www.aip.org/pnu/1996/split/pnu259-2.htm