Un ripensamento innovativo delle informazioni dei raggi X dai cluster galattici aiuterà a chiarire la natura della materia oscura. A tale scopo sono stati utilizzati l'osservatorio a raggi X Chandra, XMM-Newton e Hitomi. Se i loro dati saranno confermati da future osservazioni, saremo in grado di comprendere la misteriosa sostanza invisibile che riempie l'85% della materia dell'Universo.
Lo studio è iniziato nel 2014, quando gli astronomi hanno registrato un'ondata di intensità con energia estremamente specifica nel cluster galattico Perseo. Questa linea di emissione ha un'energia di 3,5 keV. Questa intensità era difficile da spiegare in termini di oggetti familiari, quindi suggerivano l'esistenza della materia oscura. Successivamente, sono stati studiati 73 altri cluster galattici e sono stati trovati gli stessi risultati. Dopo 2 settimane, un altro gruppo di scienziati è giunto alla stessa conclusione.
Una rapida occhiata al Perseo Cluster
Ma questi due risultati sono rimasti controversi: qualcuno ha trovato la linea da 3,5 keV, mentre altri no. Il dibattito si è concluso nel 2016 con l'avvento di Hitomi, progettato per cercare tali funzionalità. Quindi questo telescopio non è riuscito a trovare la linea da 3,5 keV in Persey. Ma qui la storia fa una brusca svolta.
Alcuni studiosi hanno notato che l'immagine di Hitomi era molto più bizzarra di Chandra. Si è scoperto che i dati di Perseo sono rappresentati da una miscela di segnali a raggi X provenienti da due fonti: la componente diffusa del gas caldo che ha inghiottito il centro galattico e i raggi X vicino al buco nero supermassiccio. Usando Chandra, era possibile separare queste fonti e rivelare un eccesso di raggi X a 3,5 keV. Da qui la necessità di spiegare questo comportamento: il rilevamento dell'assorbimento di raggi X nel rilevamento di un buco nero e l'emissione di raggi alla stessa energia, ma già nel rilevamento di un gas caldo.
Gli ultimi dati mostrano che l'assorbimento dei raggi X a 3,5 keV è rilevato nella regione attorno al buco nero nel centro di Perseo. Ciò significa che le particelle di materia oscura nel cluster assorbono e rilasciano la radiazione. Se il nuovo modello è vero, allora un giorno aiuterà a determinare la vera natura della materia oscura.
Questo comportamento è familiare agli scienziati che studiano stelle e nuvole di gas usando telescopi ottici. Starlight esibisce spesso linee di assorbimento. L'assorbimento rimuove gli atomi dallo stato di energia bassa a alta. Un atomo va rapidamente a bassa energia e rilascia luce. Se seguiamo solo la nuvola nella direzione dalla stella, si troverà solo una luce fluorescente.
I ricercatori ritengono che le particelle di materia oscura possano comportarsi come atomi con due stati di energia separati da 3,5 keV. Per imparare nuovi dettagli, gli scienziati dovranno continuare ad osservare il gruppo di Perseo e simili.
