Potrebbe essere solo rumore.
Ma potrebbe anche essere l’universo che sussurra segreti che non ci ha mai detto prima. Gli scienziati del MIT e diversi partner europei hanno creato un nuovo metodo per scansionare le onde gravitazionali alla ricerca di impronte di materia oscura. Nello specifico, il tipo di materia oscura che si aggira intorno ai buchi neri che si fondono.
Sai come si fondono i buchi neri? Quell’evento invia increspature attraverso lo spazio-tempo. Catturiamo quelle increspature qui sulla Terra. Ora, la teoria è questa: se i buchi neri si scontrassero mentre attraversano una fitta nebbia di materia invisibile, quella nebbia dovrebbe alterare le increspature. Solo leggermente. Come un cucchiaio che mescola una zuppa densa con un brodo chiaro.
La squadra non si è limitata a indovinare. Hanno costruito modelli. Simulazioni di due buchi neri che danzano fino alla morte nel vuoto, e poi simulazioni di loro che fanno la stessa cosa mentre sono sommersi in dense nubi di materia oscura. Poi sono andati negli archivi.
Dati pubblici di LIGO-Virgo-Kagoa (LVK).
Hanno esaminato i primi tre cicli di osservazione di queste macchine sensibili. Centinaia di segnali. I più ignorati. I ricercatori hanno ingrandito i 28 eventi più puliti e rumorosi.
Ventisette di loro? Noioso. Fusioni sotto vuoto con emissione standard. Niente di inaspettato lì.
Uno si è distinto.
GW190728. Rilevato il 28 luglio 2019. I dati suggeriscono che non si è fuso nello spazio vuoto. Si è confuso in una folla. Una densa sacca di materia oscura.
Prima di prendere lo champagne. Tienilo.
Questa non è una scoperta confermata della materia oscura. Nemmeno vicino. È un suggerimento. Una preferenza statistica per un modello rispetto all’altro. Ciò significa che se si analizzano i numeri con il modello della materia oscura, GW19040728 si adatta meglio di quanto non si adatti al modello del vuoto. È promettente, sì, ma richiede ulteriori prove. Moltissimo.
Josu Aurrekoetxea del MIT lo ha detto senza mezzi termini. Senza strumenti come quello sviluppato da lui e dal suo team, avremmo comunque rilevato la fusione dei buchi neri. Ma avremmo erroneamente supposto che ciò sia avvenuto nel vuoto. Ci sarebbe sfuggito il contesto. Ora, almeno, possiamo porre la domanda in modo corretto.
Perché è possibile?
Perché i buchi neri sono mostri gravitazionali.
La materia oscura è sfuggente per progettazione. Non brilla. Non riflette la luce. Tocca a malapena qualcosa tranne la gravità stessa. Gli astronomi lo scoprirono decenni fa quando si resero conto che le galassie ruotavano troppo velocemente. Qualcosa di invisibile li teneva insieme. Pensiamo che “qualcosa” costituisca l’85% di tutta la materia dell’universo.
Ecco la parte strana della fisica. Alcune teorie sostengono che la materia oscura potrebbe essere costituita da particelle superleggere: “scalari leggeri”. Quando queste particelle si avvicinano a un buco nero in rapida rotazione, accade qualcosa chiamato superradianza. Il buco nero dà la sua rotazione alle particelle. Scarica in loro l’energia rotazionale. Questo processo può creare una nuvola densa, essenzialmente una “nuvola di luce”, attorno al buco.
Quella nuvola ha massa. Quella massa interagisce con il buco prima che finalmente si schiantino. E quell’interazione? Cambia la musica della collisione. La forma d’onda gravitazionale viene distorta.
Questo è il segnale che la squadra di Aurrekoetxea stava cercando.
GW1907219 è avvenuto vicino ad una nuvola di luce? La matematica dice “forse”. Le statistiche dicono “inconcludente”.
Allora perché farlo?
Perché stiamo esaurendo altri posti in cui cercare. Non possiamo vedere direttamente la materia oscura. Possiamo solo immaginare quanto sia pesante. Questo approccio ci consente di sondare scale molto più piccole rispetto a prima.
“È un momento entusiasmante”, afferma Soumen Roy, riferendosi al coautore che ha gestito l’analisi dei dati.
Non ha torto.
Siamo seduti qui sulla Terra, catturando le onde gravitazionali di miliardi di anni fa, sperando in un problema tecnico nella matrice. GW1905028 potrebbe essere quel problema tecnico. Oppure potrebbe semplicemente essere che l’universo sia strano per altri motivi. I gruppi indipendenti devono verificare il lavoro. I modelli hanno bisogno di essere affinati. È necessario inserire più dati.
Fino ad allora, la domanda resta nell’aria, senza risposta e intrigante.
Se la prossima fusione assomiglia al vuoto… questo rende la materia oscura ancora più strana di quanto pensassimo?
