Flashes of light on the dark matter

New evidence on one of the great mysteries of the Universe

A web that passes through infinite intergalactic spaces, a dense cosmic forest illuminated by very distant lights and a huge enigma to solve. These are the picturesque ingredients of a scientific research – carried out by an international team composed of researchers from the International School for Adavnced Studies (SISSA) and the Abdus Salam International Center for Theoretical Physics (ICTP) in Trieste, the Institute of Astronomy of Cambridge and the University of Washington – that adds an important element for understanding one of the fundamental components of our Universe: the dark matter. In order to study its properties, scientists analyzed the interaction of the “cosmic web” – a network of filaments made up of gas and dark matter present in the whole Universe – with the light coming from very distant quasars and galaxies. Photons interacting with the hydrogen of the cosmic filaments create many absorption lines defined “Lyman-alpha forest”. This microscopic interaction succeeds in revealing several important properties of the dark matter at cosmological distances. The results further support the theory of Cold Dark Matter, which is composed of particles that move very slowly. Moreover, for the first time, they highlight the incompatibility with another model, i.e. the Fuzzy Dark Matter, for which dark matter particles have larger velocities. The research was carried out through simulations on international parallel supercomputers and has recently been published in Physical Review Letters.

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Una ragnatela che attraversa infiniti spazi intergalattici, una fitta foresta cosmica illuminata da luci lontanissime e un grande enigma da scoprire. Sono questi i suggestivi ingredienti di una ricerca scientifica condotta da un’equipe internazionale composta da ricercatori della SISSA, dell’ICTP, dell’Institute of Astronomy di Cambridge e dell’Università di Washington che aggiunge un tassello importante alla conoscenza di uno degli elementi fondamentali del nostro Universo: la materia oscura. Per studiarne le proprietà, gli scienziati hanno analizzato l’interazione della “cosmic web”, una rete di filamenti composti da gas e materia oscura presente in tutto l’Universo, con la luce proveniente da lontanissimi quasar e galassie. I fotoni, interagendo con l’idrogeno dei filamenti cosmici, danno luogo infatti a molti assorbimenti definiti “Foresta Lyman-alfa”: questa microscopica interazione  riesce a rivelare alcune importanti proprietà della materia oscura su distanze cosmologiche. I risultati ottenuti nello studio danno ulteriore sostegno alla teoria della materia oscura “fredda” (Cold Dark Matter), costituita cioè da particelle che si muovono a velocità molto piccole, mentre, per la prima volta, evidenziano l’incompatibilità con un altro modello, quello della Fuzzy Dark Matter, in cui la materia oscura possiede velocità più grandi. La ricerca effettuata grazie alle simulazioni fatte su supercomputer paralleli internazionali è appena stata pubblicata sulla rivista Physical Review Letters.

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A cura dell'Ufficio Stampa

SISSA

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