La materia oscura è stata la più famosa timida dell'astronomia per decenni: invisibile, intoccabile, ma in qualche modo responsabile di tenere insieme le galassie come colla cosmica. Il modello standard di "materia oscura fredda" ha funzionato abbastanza bene, ma man mano che i telescopi miglioravano, hanno iniziato a notare alcune imbarazzanti discrepanze. Le galassie nane avevano centri di materia oscura sorprendentemente radi, mentre altre osservazioni mostravano grumi di materia oscura inaspettatamente densi. Questi due problemi sembravano puntare in direzioni opposte, come un GPS che ti dice di andare a nord e a sud contemporaneamente.

I fisici dell'Osservatorio di Purple Mountain dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) hanno una nuova proposta: forse la materia oscura non è un singolo tipo di particella. Il loro modello di "materia oscura auto-interagente a due componenti" ipotizza almeno due tipi di particelle di materia oscura - una più pesante, una più leggera - che possono scontrarsi direttamente, non solo attraverso la gravità. Questo porta a una "segregazione di massa": le particelle più pesanti si spostano verso i centri galattici mentre quelle più leggere vagano verso l'esterno, come la lenta migrazione delle stelle in un ammasso.

Utilizzando simulazioni al computer ad alta risoluzione e modellazione teorica dettagliata, il team ha scoperto che questo processo spiega naturalmente sia i nuclei a bassa densità nelle galassie nane sia i grumi densi che causano un forte lensing gravitazionale. Il modello aumenta anche la probabilità di eventi di lensing gravitazionale su piccola scala, aiutando a spiegare perché gli astronomi ne vedono più di quanto i modelli tradizionali prevedano. In altre parole, la materia oscura potrebbe essere più complicata di quanto pensassimo - ma in un modo che finalmente fa quadrare le osservazioni disordinate.

Lo studio, pubblicato su Science Bulletin, segue un lavoro precedente su Physical Review D di Daneng Yang, Yi-Zhong Fan, Siyuan Hou e Yue-Lin Sming Tsai. L'Osservatorio di Purple Mountain è anche coinvolto nella rilevazione della materia oscura tramite il satellite DAMPE (Wukong), quindi non stanno solo teorizzando - stanno cercando.

Materiali forniti da Science China Press.