La vita basata sulla materia oscura è possibile?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

La stragrande maggioranza della massa nel nostro Universo è invisibile. E da un po' di tempo i fisici stanno cercando di capire cosa sia questa massa sfuggente. Se è fatto di particelle, la speranza è che il Large Hadron Collider possa produrre una particella di materia oscura, o il telescopio spaziale vedrà un'eloquente firma di raggi gamma delle collisioni di materia oscura. Finora, non c'è niente. E questo problema fa riflettere i fisici teorici su nuove idee.

Nel 2017, la famosa fisica teorica Lisa Randall ha esaminato una delle possibilità più incredibili della materia oscura. Ipotetico, ovviamente. Piuttosto che trattare la materia oscura come un particolare tipo di particella, presumeva che la materia oscura potesse essere costituita da un'intera famiglia di particelle che costituiscono stelle oscure, galassie oscure, pianeti oscuri e possibilmente vita oscura. La chimica dell'universo oscuro potrebbe essere ricca e varia quanto la nostra "chimica normale". Ma non tutto è così semplice.

Il problema della materia oscura

Il nostro Universo è un luogo incredibile, anche se incomprensibile.

Negli ultimi decenni, ci siamo resi conto che l'84,5% della materia nell'Universo non può essere vista. Dato il suo soprannome piuttosto imbarazzante di "materia oscura", questa sostanza si trova in uno stato in cui non interagisce con la materia "normale". Come l'energia oscura, queste cose sono "oscure" perché non le capiamo.

Se c'è un pezzo di materia oscura sulla mia scrivania ora, non lo saprò mai. Un pezzo di materia oscura in generale, in quanto tale, non può giacere sulla mia scrivania. Cadrà attraverso il tavolo, e il pavimento e la crosta terrestre, si precipiteranno nel pozzo gravitazionale nel centro del nostro pianeta. Oppure scomparirà nello spazio in modo incomprensibile. La materia oscura interagisce così debolmente con qualsiasi cosa che questo pezzo cadrà semplicemente attraverso la materia ordinaria, come se non esistesse.

Su piccola scala, la manifestazione gravitazionale della materia oscura è trascurabile, ma a distanze cosmologiche la presenza di materia oscura è decisamente avvertita - può essere osservata indirettamente dal suo effetto gravitazionale sugli ammassi di galassie e dal suo effetto sulla rotazione delle galassie. Sappiamo che esiste, semplicemente non lo vediamo.

E non sappiamo cosa sia, possiamo solo indovinare

La materia ordinaria, nota anche come materia barionica, interagisce attraverso forze elettromagnetiche, gravitazionali, forti e deboli. Queste forze trasferiscono energia e danno struttura a tutta la materia. La materia oscura, d'altra parte, è solitamente vista come una nuvola amorfa di "materia" che non può interagire attraverso forze elettromagnetiche, deboli o forti. Pertanto, si presume che la materia oscura sia "non barionica". La materia non barionica può rivelare la sua presenza solo gravitazionalmente.

Il candidato principale nella ricerca della materia oscura è WIMP, una particella massiccia che interagisce debolmente. Come suggerisce il nome WIMP, questa ipotetica particella non interagisce con la materia normale, quindi non è barionica.

I modelli cosmologici consolidati prevedono che la materia oscura - sia sotto forma di WIMP o "assioni", per esempio - doti il nostro Universo di struttura e di solito è chiamata semplicisticamente la "colla" che tiene il nostro Universo nel suo insieme.

Osservando la rotazione delle galassie, l'astronoma Vera Rubin ha notato che la maggior parte della materia nelle galassie non è osservabile. È visibile solo una piccola percentuale: stelle, gas e polvere; il resto si nasconde in un enorme ma invisibile alone di materia oscura. È come se la nostra galassia visibile di materia ordinaria fosse solo un cappuccio su un'enorme ruota di materia oscura che si estende ben oltre ciò che possiamo vedere.

In un articolo pubblicato di recente (2013), Randall e i suoi colleghi hanno presentato una forma più complessa di materia oscura. Secondo loro, l'alone di materia oscura della nostra galassia non consiste in un solo tipo di massa amorfa di materia non barionica.

"Sembra molto strano presumere che tutta la materia oscura sia composta da un solo tipo di particella", scrive Randall. "Uno scienziato imparziale non dovrebbe permettere che la materia oscura sia tanto diversa quanto la nostra materia normale".

Un ricco "universo ombra"?

Proprio come il nostro universo visibile è governato dal Modello Standard della fisica - una famiglia ben collaudata di particelle (incluso il famigerato bosone di Higgs) e forze, un modello ricco e variegato di particelle e forze di materia oscura potrebbe funzionare in un alone galattico oscuro?

Questa ricerca segue la logica di assumere una ricca varietà di fisica sconosciuta nel settore oscuro dell'universo - chiamiamolo "universo ombra" - che esiste parallelamente al nostro e ha tutte le complessità che il nostro universo visibile ha da offrire.

Gli astrofisici hanno precedentemente suggerito che le "stelle oscure" - stelle fatte di materia oscura - possano esistere nel nostro antico universo fino ad oggi. Se è così, sostiene Randall, forse potrebbero formarsi "pianeti oscuri". E se esiste una famiglia di particelle di materia oscura controllata da forze dispiegate nel settore oscuro, questo potrebbe portare all'emergere di una chimica complessa? E alla vita?

Tuttavia, se esiste una vita "oscura" o "ombra" parallela al nostro universo, puoi dimenticare che possiamo rilevarla.

La vita nell'ombra rimarrà nell'ombra

Sembra allettante usare questa ipotesi per spiegare tutti i misteri quotidiani o anche affermazioni paranormali che la scienza non può contestare o sostenere. E se i "fantasmi" o le inspiegabili "luci nel cielo" fossero le buffonate delle creature oscure che vivono dietro a tutto?

Mentre questa logica andrebbe bene per uno show televisivo o un film, queste creature oscure vivrebbero in un universo oscuro che è completamente incompatibile con la materia ordinaria. Le loro particelle e forze non avrebbero alcun effetto nel nostro universo. Potresti leggere queste righe seduto su un ceppo d'albero in una foresta oscura, e non lo sapresti mai.

Ma poiché conviviamo con questo universo d'ombra nello stesso spazio-tempo - senza dimensioni inutili o multiverso - può essere trasmesso un solo segnale.

Le onde gravitazionali sono state scoperte solo nel 2016 e il primo rilevamento di queste increspature nello spaziotempo è stato causato dalla collisione di buchi neri. Sembra del tutto possibile che le onde gravitazionali possano essere rilevate nel settore oscuro, ma solo gli eventi cosmici più potenti nel settore oscuro possono essere rilevati alla nostra estremità del filo.

Tutto sommato, quasi certamente non dimostreremo mai l'esistenza di simpatiche creature della materia oscura, ma Randall sottolinea un punto importante. Quando consideriamo la fonte della materia oscura, dobbiamo guardare oltre i nostri pregiudizi; il settore oscuro può essere una famiglia complessa di particelle e forze di materia oscura che vanno oltre ciò che possiamo immaginare.