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A dark-disk Universe

Un gruppo di ricercatori della Harvard University hanno proposto l’esistenza di un diverso tipo di materia scura che non è descritto dai modelli attuali. Nel loro articolo pubblicato su Physical Review Letters, gli scienziati suggeriscono che la materia scura non sia necessariamente ‘fredda’ e che non interagisca con altre particelle.

In the visible Universe, galaxies form into a disk shape, just like the Milky Way. All of its members align roughly along a single plane, this due to the forces of gravity and spin. Objects form into masses which, over time, spread out into a disk shape. Dark matter, on the other hand, appears to hover around galaxies like a halo, at least according to current models (post1; post2). It’s seen as dark, cold and with so little energy that dark matter particles rarely if ever run into one another. The researchers in this new study suggest there may be other types of matter, however, that behaves more like visible matter. And, because of that, they suggest it could bunch up due to dark-matter-type gravity and form disks as well. These disks, which they describe as dark matter component double-disk dark matter, could represent as much as 5 percent of all existing dark matter. For dark matter to clump, it would need to have other properties similar to visible matter as well. For that reason, the researchers suggest it’s possible that there exists dark atoms, dark photons, and likely some form of dark electromagnetic force as well. Research on dark matter over the years has led to a model that describes dark matter as existing in a ball shape—galaxies sit in the middle of the ball, which would mean observers living in a galaxy would “see” it as existing everywhere around them. But it’s possible that other types of shapes exist as well, the researchers suggest, because there are other types of matter in the visible Universe. They note that baryonic matter, that is matter made of strongly acting fermions known as baryons, is believed to make up approximately 5 percent of all matter in the known Universe. For that reason, they conclude that it would appear likely that similar differences in dark matter would occur as well, and perhaps in nearly equal proportions. If true, it would mean there could be whole dark galaxies out there, undetectable, yet as real as those we can see with the naked eye. Much more research will have to be done in this area before adding such types of dark matter to models in general use, of course. Until then, it will remain an abstract theory.

arXiv: A Dark-Disk Universe

JVAS B1938+666, una galassia estremamente distante composta di materia scura

Si tratta di una galassia satellite così remota che risulta appena visibile ai telescopi, il primo esempio di una struttura primitiva che potrebbe fornire nuovi indizi sulle proprietà della materia scura.

Denominata con la sigla JVAS B1938+666, la galassia si trova a a circa 10 miliardi di anni luce. Questa scoperta potrebbe fornire nuovi indizi per capire se esistono oggetti simili e/o per validare o meno alcune teorie sull’evoluzione delle strutture cosmiche. Secondo il modello sulla formazione delle strutture cosmiche, le galassie sono circondate da aloni di materia, così come avviene nel caso delle galassie satelliti della Via Lattea, e finora non era mai stato osservato nulla di simile in galassie così distanti. Dato che la maggior parte della massa delle galassie è composta di materia scura che non emette o assorbe luce, questi oggetti distanti devono essere molto deboli o addirittura devono risultare completamente ‘invisibili’. Questi risultati ci permettono di avere nuove informazioni su ciò che gli astronomi si aspettano sulle proprietà ed il comportamento della materia scura in termini delle simulazioni numeriche relative allo studio della struttura su larga scala dell’Universo.

arXiv: Gravitational detection of a low-mass dark satellite at cosmological distance

Nuovi indizi sugli aloni galattici di materia scura

Secondo un gruppo di ricercatori della University of California a Los Angeles (UCLA), dell’Università della California ad Irvine e di altri istituti, gli aloni galattici di materia scura, che circondano intere galassie, potrebbero non essere completamente ‘scuri’ ma contenere una piccola quantità di stelle.

Per lungo tempo, gli astronomi hanno discusso circa le cause che determinano un eccesso di radiazione infrarossa, rispetto a quella visibile, associata alle galassie: in altre parole, non è ancora chiaro perché l’Universo contiene più luce di quanto ce ne dovrebbe essere. Lo scienziato Edward L. (Ned) Wright della UCLA parla di “fluttuazioni” di cui, però, non si conosce la loro natura. Una possibile spiegazione potrebbe provenire dalle regioni più remote dell’Universo dove sono distribuite un certo numero di galassie che non abbiamo ancora identificato. Una seconda spiegazione, invece, parla di galassie sconosciute che non sono così distanti e si trovano in una regione dello spazio compresa tra 4-5 miliardi di anni-luce. In un recente articolo apparso su Nature Wright e colleghi spiegano come mai queste due ipotesi siano sbagliate e ne propongono una nuova. Secondo questi ricercatori, una piccola quantità di stelle che sono state espulse verso le regioni più remote dello spazio durante i violenti processi di interazione tra le galassie (merging) possono essere la causa della radiazione infrarossa emessa dagli aloni galattici spiegando così l’eccesso di radiazione osservata. Dunque, sarebbero queste ‘stelle orfane’ a diffondere la luce prodotta dagli aloni che si estendono ben oltre le regioni periferiche in cui sono confinate le galassie. Il passo successivo sarà ora quello di studiare e identificare quelle galassie che stanno contribuendo alla radiazione di fondo nella banda infrarossa, uno degli obiettivi scientifici del telescopio spaziale James Webb.

[Press release: Astronomers report dark matter ‘halos’ may contain stars, disprove other theories]