Materia întunecată care trece prin stele ar putea produce unde de șoc detectabile

Se crede că materia întunecată, un material ipotetic care nu absoarbe, nu emite și nu reflectă lumina, reprezintă peste 80% din materia din Univers. În timp ce multe studii au sugerat în mod indirect existența sa, până în prezent, fizicienii nu au putut să o detecteze în mod direct și astfel să determine cu precizie în ce constă ea.

Un factor care face deosebit de dificilă căutarea materiei întunecate  este faptul că se știu foarte puține lucruri despre masa și compoziția sa. Cu alte cuvinte, căutările de materie întunecată se bazează în mare parte pe ipoteze și presupuneri teoretice.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Cercetătorii de la SLAC National Accelerator Laboratory și Université Paris Saclay au efectuat recent un studiu teoretic care ar putea introduce o nouă modalitate de căutare a materiei întunecate.

Materia întunecată ar putea produce unde de șoc la trecerea prin stele

Lucrarea lor, publicată în Physical Review Letters, arată că atunci când materia întunecată macroscopică trece printr-o stea, ar putea produce unde de șoc care ar putea ajunge la suprafața stelei. Aceste unde ar putea duce, la rândul lor, la emisii optice, UV și de raze X distincte și tranzitorii care ar putea fi detectate de telescoape sofisticate.

„Majoritatea experimentelor au căutat materia întunecată formată din particule separate, fiecare la fel de grea ca un nucleu atomic, sau aglomerări la fel de masive ca planetele sau stelele”, a declarat Kevin Zhou, unul dintre cercetătorii care au efectuat studiul.

„Am fost interesați de cazul intermediar al materiei întunecate de dimensiunea unui asteroid, despre care se credea că este greu de testat experimental, deoarece asteroizii întunecați ar fi prea rari pentru a afecta Pământul, dar prea mici pentru a putea fi văzuți în spațiu”, spune Zhou.

Noul studiu ar putea schimba modul de căutare a materiei întunecate

Inițial, Zhou și colegii săi au început să exploreze posibilitatea ca căldura produsă în timpul impactului dintre un asteroid de materie întunecată și o stea obișnuită să aibă ca rezultat explozia stelei.

Această ipoteză s-a bazat pe studii anterioare care sugerau că depunerea de energie poate declanșa uneori supernova la piticele albe.

După câteva săptămâni de calcule și discuții, totuși, echipa și-a dat seama că impactul dintre un asteroid de materie întunecată și o stea obișnuită nu va duce cel mai probabil la o explozie, întrucât stelele obișnuite sunt mai stabile decât piticele albe.

„Am avut bănuiala că energia produsă de o astfel de coliziune ar trebui să fie vizibilă cumva, așa că ne-am gândit timp de câteva luni, încercând și tăind de pe listă idee după idee. În cele din urmă, ne-am dat seama că undele de șoc generate de trecerea asteroidului întunecat prin stea erau semnătura cea mai promițătoare”, a explicat Zhou.

Undele de șoc sunt semnale produse atunci când un obiect se mișcă mai repede decât viteza sunetului. De exemplu, o aeronavă supersonică produce un boom sonic, care poate fi auzit de la suprafața Pământului chiar și atunci când aeronava zboară la kilometri deasupra acestuia.

În mod similar, Zhou și colegii săi au prezis că undele de șoc produse de asteroizii întunecați din adâncul unei stele ar putea ajunge la suprafața stelei. Acest lucru ar duce, la rândul său, la un punct fierbinte de scurtă durată care ar putea fi detectat folosind telescoape care pot examina spectrul UV.

„Suntem încântați că am identificat o nouă modalitate de a căuta un fel de materie întunecată considerată a fi greu de testat, folosind într-un mod neașteptat telescoapele pe care le avem deja. Cel mai puternic telescop UV este telescopul spațial Hubble, dar din moment ce evenimentele de șoc stelar sunt tranzitorii, este nevoie să putem monitoriza mai mult cer deodată”, a spus Zhou.

Studiul ar putea duce și la crearea de noi instrumente

Studiul recent urmărește o tendință în creștere în comunitatea astrofizicii de a folosi obiecte astronomice ca detectoare enorme de materie întunecată. Această abordare promițătoare a căutării materiei întunecate unește domeniile fizicii particulelor și astrofizicii, apropiind aceste două comunități.

În viitor, lucrările recente ale acestei echipe de cercetători ar putea inspira inginerii să construiască telescoape UV noi și mai mici, care să poată observa părți mai largi ale Universului.

Un telescop similar, numit ULTRASAT, este deja programat să fie lansat în 2024. Folosind acest telescop, fizicienii ar putea încerca să caute materie întunecată examinând suprafețele stelare. În următoarele lucrări, cercetătorii înșiși intenționează să încerce să detecteze potențiale evenimente de impact de asteroizi întunecați folosind datele telescopului UV.

„Cazul ideal ar fi folosirea telescopului spațial Hubble pentru a monitoriza un cluster globular mare în UV”, a spus Zhou, citat de Phys.org.

„Ar fi, de asemenea, interesant să luăm în considerare asteroizii întunecați care afectează alte obiecte astronomice. După munca noastră, au existat și alte lucrări care au în vedere impactul asupra stelelor neutronice și a giganților roșii, dar probabil că există și mai multe idei promițătoare în această direcție la care nimeni nu s-a gândit încă”, a declarat el.

Vă recomandăm să citiți și:

Noi imagini cu suprafața planetei Marte, publicate de China. Ce semnifică, de fapt, fotografiile

China a lansat trei astronauți în spațiu, într-o misiune crucială

Milioane de simulări arată cum a devenit Pământul o lume locuibilă și cum a rezistat atât de mult timp

Fluxul stelar Theia 456 din Calea Lactee a fost examinat de cercetători. Cele 500 de stele din grup s-au format în același timp