Halou materie întunecată (reprezentare grafică). credit: wikipedia.org
Deși nu știm deocamdată din ce este constituită, ce știm este că materia întunecată domină în univers asupra materiei obișnuite (vizibile). Cum se organizează însă această materie întunecată și cât de mici pot să fie halourile de materie întunecată? Un răspuns la această întrebare a fost dat recent de un grup de cercetători cu ajutorul unui univers virtual, adică unul simulat pe calculator.
Un halou de materie întunecată reprezintă o regiune din spațiu decuplată de expansiunea universală, conținând materie cuplată prin intermediul gravitației. Poate conține mai multe galaxii. Întrebarea este: care este mărimea minimă a acesteia?
În univers se pare că există mult mai multă materie decât cea pe care o vedem; pe lângă stele, planete, găuri negre, praf şi gaz interstelar, ar exista o formă de materie, denumită întunecată, care interacţionează doar gravitaţional cu materia vizibilă. Această materie întunecată ar face astfel încât viteza de rotaţie a stelelor în periferia galaxiilor să fie mai mare decât ce se poate aştepta dacă ţinem cont doar de gravitaţia exercitată de materia vizibilă. Cum această materie întunecată ar fi de 5-6 ori mai multă în univers decât cea vizibilă este uşor de imaginat că întreaga structură a universului depinde de modul în care este distribuită materia întunecată. Se pare că aceasta s-ar organiza în halori întunecate, care pot fi extrem de mari, cuprinzând în interior sute de galaxii, care au o masă de multe mii de miliarde de ori cea Soarelui.
Compoziția universului
Se crede că materia întunecată este compusă din particule care nu fac parte din modelul standard (MS), ci dintr-un model, precum cel supersimetric, care include pe lângă particulele din MS şi alte particule cum ar fi, în acest caz, neutralino. Dacă o particulă de acest gen întâlneşte antiparticula corespunzătoare are loc o anihilare care ar putea produce prin transformarea masei în energie o radiaţie gama (fotoni cu energii mult mai mari decât ai luminii vizibile) intensă. Aceste coliziuni ar avea loc în centrul halourilor unde densitatea materiei întunecate ar fi mare. Măsurarea unei astfel de radiaţii cu aparatele noastre ne-ar putea da deci indicii cu privire la materia întunecată: cum este distribuită şi, indirect, din ce fel de particule ar fi compusă.
Cât de mici pot fi halourile de materie întunecată?
Întrebarea pe care şi-au pus-o cercetătorii este: cât de mici însă pot să fie halourile întunecate? Există o cantitate minimă de materie care s-ar putea organiza într-un halou întunecat? Pentru a răspunde la această întrebare un grup de cercetători a efectuat o simulare pe calculator, un univers virtual. Cercetătorii au avut nevoie de 5 ani să creeze, testeze şi să ruleze programele pe supercomputere în Europa şi China şi rezultatele acestui interesant şi important studiu au fost publicate recent într-un articol în prestigioasa revistă Nature.
În urma studiului cercetătorii au ajuns la concluzia că cele mai mici halouri de materie întunecată pot avea masa asemănătoare cu cea a Pământului – deci mult mai mică decât halourile care înglobează galaxii şi clustere de galaxii. Interesant este că structura internă a halourilor nu depinde mult de masa acestora: acestea sunt extrem de dense în centru şi cu o densitate care scade spre margini.
Halourile cele mai mici, cele care au deci masa asemănătoare cu cea a planetei noastre, nu conţin în interior materie luminoasă, deci ar putea să fie descoperite doar cu ajutorul razelor gama pe care eventual le-am putea măsura.
Există mai multe telescoape, inclusiv în spaţiu, care măsoară raze gama ce provin din univers; originea multora dintre acestea nu este încă cunoscută. S-ar putea deci ca unele să provină din fenomene care au loc în halourile de materie întunecată. Viitoare experimente, împreună cu rezultate precum cel pe care vi l-am relatat, ar putea să ne ajute să lămurim rolul materiei întunecate în univers. Evoluţia universului depinde mult de materia întunecată, dar şi mai mult de aşa-numita energie întunecată, care este unul dintre cele mai mari mistere din fizică la ora actuală.
O simulare pe calculator a universului, deși limitată în comparație cu universul real, ne poate ajuta în studiul unor mari mistere ale ştiinţei şi poate da o mână de ajutor celor care efectuează experimente pentru o cunoaştere mai profundă a universului.
