Un nuovo studio, realizzato da una collaborazione internazionale che include l’Università di Cambridge e la SISSA, rivela indizi vitali sulla composizione della materia oscura, la misteriosa componente che compone l’80% di tutta la materia dell’universo, svelando la connessione profonda tra la materia oscura e la formazione delle galassie nell’universo giovane.
I risultati dela ricerca, pubblicati su Physical Review D, suggeriscono che la presenza diffusa di piccole galassie nel cosmo nascente corrisponde alla presenza di materia oscura "fredda", a differenza degli scenari che implicano la materia oscura "calda", i quali prevedono una struttura cosmica più uniforme, senza le piccole strutture galattiche. Mediante dettagliate simulazioni numeriche, gli studiosi hanno investigato diversi scenari, confrontando le particelle dense e lente della materia oscura "fredda" con quelle leggere e veloci della materia oscura "calda". Attraverso meticolose simulazioni numeriche, i ricercatori hanno esplorato vari scenari, dalle particelle dense e lente della materia oscura 'fredda' a quelle leggere e veloci della materia oscura 'calda'. Questi scenari sono poi stati confrontati con i dati provenienti da spettri di quasar estremamente distanti, osservando l'universo quando aveva appena un miliardo di anni.
“Questa ricerca mette in discussione l’idea che la materia oscura sia composta da particelle eccezionalmente leggere”, spiega Vid Irsic, primo autore dell'articolo e Senior Kavli Fellow presso il Laboratorio Cavendish, Università di Cambridge. “Osservando gli spettri delle quasar dell’universo giovane, abbiamo potuto escludere particelle con una certa massa (migliaia di volte quella di un elettrone o inferiore), restringendo il campo di possibilità per la composizione della materia oscura”.
“Attraverso la combinazione di nuovi dati e simulazioni migliori, possiamo con più sicurezza escludere la materia e oscura “leggera e veloce” come componente principale della parte oscura dell’universo (materia e energia oscura)” spiega Matteo Viel, professore del gruppo di Astroparticle Physics alla SISSA.
Paper: Iršič V. et al. 'Unveiling dark matter free streaming at the smallest scales with the high redshift Lyman-alpha forest', Physical Review D, Feb. 2024; DOI: 10.1103/PhysRevD.109.043511