Potremmo trovarci di fronte alla prima esposizione della meccanica quantistica rilevata in natura su scala galattica

Potremmo trovarci di fronte alla prima esposizione della meccanica quantistica rilevata in natura su scala galattica
Potremmo trovarci di fronte alla prima esposizione della meccanica quantistica rilevata in natura su scala galattica

Cloud è una galassia nana quasi invisibile. La sua luminosità è 10 volte più debole di quella delle galassie del suo tipo, ed è passata inosservata nelle varie mappe precedenti di quella parte di cielo, come se fosse un fantasma. Fino a quando le immagini multicolori ultra profonde del Gran Telescopio de Canarias (GTC) hanno confermato che questo punto non era un qualche tipo di errore fotografico, ma piuttosto un oggetto estremamente diffuso.

Ci sono molte cose eccezionali su Cloud, ma la più intrigante è che non potrebbe esistere se la materia oscura che contiene fosse quella che conosciamo finora. Il cloud potrebbe essere spiegato solo se apriamo la gamma di possibilità, e potrebbe adattarsi se ciò che stiamo contemplando è una bella mostra degli effetti della meccanica quantistica.

Immagini ottenute da Nube nelle mappature precedenti e infine con le GTC.
IAC, CC BY

La rarità

A causa della sua scarsa luminosità è molto difficile determinare la distanza a cui si trova Cloud. Con le osservazioni del Green Bank Telescope (GBT, negli USA) stimiamo che potrebbe trovarsi a circa 300 milioni di anni luce di distanza, anche se nuove osservazioni con il Very Large Array Telescope (VLA) e il William Herschel Telescope cercheranno di confermare se questo distanza è corretta.

Localizzare la posizione esatta di Cloud è un passo molto importante, poiché le proprietà che misuriamo di questa galassia dipendono dalla distanza alla quale si trova.

La nuvola è tre volte più dispersa rispetto ad altri oggetti con lo stesso numero di stelle. Misura un terzo della Via Lattea, ma con una massa simile alla piccola Nube di Magellano (400 milioni di stelle). Come regola generale, le galassie hanno una densità di stelle molto più elevata nelle parti interne, che si riduce rapidamente man mano che ci si allontana dal centro. Tuttavia, la densità delle stelle nella Nube varia appena per tutta la sua lunghezza, e questa è la principale stranezza.

Sebbene esistano diversi modi per spiegare il motivo per cui una galassia può finire per essere più dispersa rispetto a quando si è formata, nessuno di questi scenari è in grado di spiegare Cloud. Cioè non sappiamo come sia possibile che esista una galassia con queste caratteristiche estreme, a meno che… A meno che la materia oscura di Cloud non sia quella che finora intendiamo come materia oscura.

Sfida all’attuale modello della materia oscura

L’universo ci dice che la materia oscura è costituita da particelle massicce che interagiscono molto debolmente tra loro. Per noi però è molto difficile studiarlo poiché non si vede, non emette alcuna luce. Gli scienziati hanno trascorso decenni alla ricerca di questo strano fenomeno sostanza, e non sappiamo ancora quali particelle lo compongono. È una di quelle grandi incognite cosmologiche che potrebbero essere risolte in pochi decenni. Questa spiegazione, che è composto da particelle con pochissima interazione tra loro, concorda con il fatto che le stelle e il gas si concentrano man mano che la galassia si evolve, ma ciò che accade in Cloud è esattamente l’opposto. Quindi Cloud è un’anomalia. Le simulazioni cosmologiche non sono in grado di riprodurne le “caratteristiche estreme” anche considerando scenari diversi.

Non c’è altra opzione: bisogna estendere il modello ad altre possibili materie oscure. Dobbiamo cercare in altri campi per immaginare una spiegazione per Nube.

Materia oscura diffusa?

Esiste una possibilità molto suggestiva, e cioè che le insolite proprietà di Cloud indichino che le particelle che compongono la materia oscura non sono massicce, ma esattamente il contrario. È possibile che abbiano una massa ridicolmente piccola, che è materia oscura ultraleggera, formata dagli ipotetici assioni, che anche noi stiamo cercando.

Ci troveremmo di fronte a materia oscura diffusa o materia oscura sfocata. E da qui, questa spiegazione finale è ciò che ci porta alla meccanica quantistica.

Lunghezze d’onda delle dimensioni di una galassia

Potremmo pensare alla materia oscura come a particelle quantistiche che mostrano comportamenti ondulatori tipici. Quanto più piccole sono queste particelle, tanto più grande è l’onda che descrivono. Dato che stiamo parlando di particelle molto, molto, molto, molto piccole, inconcepibilmente piccole, la loro lunghezza d’onda potrebbe essere grande quanto una galassia.

Le simulazioni di questo tipo di materia oscura mostrano che questo comportamento ondulatorio crea una struttura quasi piatta al centro della galassia. Ciò potrebbe spiegare perché le stelle di Cloud sono distribuite in questo modo.

Se così fosse, l’insolita struttura centrale di Cloud sarebbe la manifestazione delle proprietà di questa particella quantistica, ma su scala galattica.

Se l’ipotesi fosse confermata, il mondo dei più piccoli con quello dei più grandi sarebbe unificato. E poi, Cloud sarebbe uno degli spettacoli più belli della natura.

 
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