Co-autore dello studio, Carlos Frenk, professore di fisica fondamentale presso l'Ogden Institute for Computational Studies
La maggior parte della materia nell'universo è oscura (perescluse le radiazioni gamma, che emettono in circostanze eccezionali) ed è di natura completamente diversa dalla sostanza di cui sono fatti le stelle, i pianeti e persino gli esseri umani.
L'universo è scuro per circa il 27%materia, e il resto è costituito principalmente dall'altrettanto misteriosa energia oscura. La materia ordinaria come i pianeti e le stelle costituiscono un 5% relativamente piccolo dell'universo.
Mappa della densità della materia oscura proiettata,creato dalla simulazione, che misura 2,4 miliardi di anni luce su ciascun lato. Il quadrato annidato (in basso a sinistra) è l'ingrandimento più profondo del modello, a soli 783 anni luce di diametro, 500 volte la dimensione del sistema solare. Nel quadrato inserito, i più piccoli aloni di materia oscura chiaramente visibili hanno una massa paragonabile a quella della Terra (0,000003 masse solari). Credito: Dr. Sonak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University.
Le galassie si formavano e crescevano quando il gasraffreddato e condensato al centro di enormi ammassi di questa materia oscura - i cosiddetti aloni di materia oscura. Gli astronomi possono dedurre la struttura di grandi aloni di materia oscura dalle proprietà delle galassie e del gas al loro interno.
Gli aloni più grandi contengono enormi ammassicentinaia di galassie luminose che pesano 1.000 trilioni di volte più del nostro Sole. Tuttavia, gli scienziati non hanno informazioni dirette sugli aloni di materia oscura più piccoli, che sono troppo piccoli per contenere la galassia. Possono essere studiati solo simulando l'evoluzione dell'universo su un grande supercomputer.
Una mappa proiettata della densità della materia oscura creata da simulazioni, che misura 2,4 miliardi di anni lucesu ogni lato.. Quadrato medio(in alto a destra) ha un diametro di poco meno di un milione di anni luce.Il quadrato più piccolo (in basso a sinistra) è l'ingrandimento più profondo: ha un diametro di soli 783 anni luce, che è 500 volte più grande del sistema solare.Nel quadrato intermedio (in alto a destra), i più grandi aloni di materia oscura hannouna massa simile a quella di un ricco ammasso di galassie (un milione di trilioni di volte la massa del Sole).Nel quadrato più piccolo (in basso a destra), gli aloni più piccoli e ben visibili hannomassa paragonabile a quella della Terra (0,000003 masse solari).Sonak Bose, Centro di Astrofisica, Università di Harvard.
Si ritiene che i più piccoli abbiano la stessa massa della Terra, secondo le attuali teorie scientifiche popolari sulla materia oscura, che sono al centro del nuovo studio.
La modellazione è stata eseguita utilizzandoil supercomputer Cosmology Machine, parte del sistema di calcolo ad alte prestazioni DiRAC a Durham, finanziato dal Science and Technology Council (STFC) e i computer dell'Accademia cinese delle scienze.
Allargando l'universo virtuale con dettagli così microscopici, i ricercatori sono stati in grado di studiare la struttura degli aloni di materia oscura, le cui masse vanno dalla Terra a un grande ammasso di galassie.
L'impressione dell'artista sugli aloni di materia oscura di varie masse nell'Universo. Credito: Yu Jingchuan, Planetario di Pechino
Con loro sorpresa, hanno scoperto che gli aloni di tuttile dimensioni hanno una struttura interna molto simile e sono estremamente dense al centro, diventando più comuni, con ciuffi più piccoli in orbita nelle regioni esterne. I ricercatori hanno affermato che senza una scala di misurazione, era quasi impossibile distinguere un'immagine di un alone di materia oscura in una galassia massiccia da un alone con una massa che è una frazione del sole.
Ci aspettiamo che ci sarà un numero estremo di piccoli aloni di materia oscura, sarannocontengono una parte significativa di tutta la materia oscura nell'universo, ma rimarranno per lo più oscuri per tutta la storia cosmica perché le stelle e le galassie cresconosolo in aloni che sono più di un milione di volte più massicci del Sole.
Professor Simon White del Max Planck Institute for Astrophysics, Germania
"La nostra ricerca fa luce su questi piccoli aloni mentre cerchiamo di saperne di più su cosa sia la materia oscura e quale ruolo gioca nell'evoluzione dell'universo", concludono gli scienziati.
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