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Zoom cosmico sulla materia oscura

È  servito un supercomputer per riuscire a ingrandire i piccoli ammassi di materia oscura all’interno di un universo virtuale. Il team internazionale che ha realizzato queste simulazioni è riuscito ad ottenere immagini molto dettagliate di centinaia di ammassi, o aloni, di materia oscura virtuali. Lo studio è stato condotto dall’Accademia cinese delle scienze, l’Università di Durham, all’Istituto di astrofisica Max Planck e dal Centro di astrofisica di Harvard.

L’universo è composto solo per il 5% dalla normale materia, del restante 95% il 27% è materia oscura e tutto il resto è energia oscura. Dal gas raffreddato e condensato al centro dei grandi ammassi di materia oscura si sono formate le galassie e dalle loro proprietà da quelle del gas al loro interno è possibile dedurre la struttura degli aloni di materia oscura nei quali si sono generate. Per gli aloni più piccoli, che non possono contenere nessuna galassia perché si ritene abbiano più o meno la stessa massa della Terra, gli scienziati non hanno informazioni dirette, questi piccoli aloni possono essere studiati solo attraverso le simulazioni sull’universo virtuale. 

Mappa della densità della materia oscura proiettata, creata utilizzando una simulazione che misura 2,4 miliardi di anni luce su ciascun lato. Il riquadro in basso a sinistra è lo zoom più profondo della simulazione: è largo solo 783 anni luce, equivalenti a 500 volte le dimensioni del sistema solare. Gli aloni di materia oscura più piccoli sono chiaramente visibili e hanno una massa paragonabile a quella della Terra (0,000003 la massa del Sole). Dr Sownak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University

I risultati del nuovo studio, pubblicati sulla rivista Nature, hanno rilevato che nel centro dei piccoli aloni di materia oscura si generano delle collisioni tra particelle di materia oscura e anti-particelle di materia oscura, che verrebbero poi convertite in esplosioni di raggi gamma. Attraverso il rilevamento di queste radiazioni sarebbe quindi possibile identificare i piccoli ammassi di materia oscura. 

«La maggior parte di questa radiazione sarebbe emessa da aloni di materia oscura troppo piccoli per contenere stelle. I futuri osservatori di raggi gamma potrebbero essere in grado di rilevare queste emissioni, rendendo questi piccoli oggetti individualmente o collettivamente visibili» ha spiegato Carlos Frenk, coautore dello studio e professore di fisica fondamentale presso l’Institute for computational cosmology dell’Università di Durham.

Grazie alle simulazioni gli scienziati hanno potuto studiare aloni di tutte le grandezze, da quelli che hanno mille trilioni di volte la massa del Sole a quelli che hanno una massa simile alla Terra, e hanno scoperto che la loro struttura interna è molto simile: al centro sono estremamente densi diventando più diffusi nelle regioni esterne.

Per la condurre le simulazione il team ha utilizzato il supercomputer Cosmology Machine, parte della struttura DiRAC high-performance computing a Durham, e  i computers dell’Accademia cinese delle scienze.

 

Immagine in evidenza: Mappa della densità della materia oscura proiettata, creata utilizzando una simulazione che misura 2,4 miliardi di anni luce su ciascun lato. Il riquadro intermedio (in alto a destra) è largo poco meno di un milione di anni luce. Il riquadro più piccolo (in basso a sinistra) è lo zoom più profondo: è largo solo 783 anni luce, equivalenti a 500 volte la dimensione del sistema solare. Nel riquadro intermedio (in alto a destra) i più grandi aloni di materia oscura hanno una massa simile a quella di un ricco ammasso di galassie (un milione di trilioni di volte la massa del Sole). Nel quadrato più piccolo (in basso a destra) gli aloni più piccoli chiaramente visibili hanno una massa paragonabile a quella della Terra (0,000003 la massa del Sole). Dr Sownak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University

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