Materia intunecata domina in Univers asupra materiei vizibile. Cum se organizeaza insa aceasta materie intunecata? Cat de mici pot sa fie halourile intunecate? Un raspuns la aceasta intrebare a fost dat recent de un grup de cercetatori cu ajutorul unui Univers virtual: simulat pe calculator.

In Univers se pare ca exista mult mai multa materie decat cea pe care o vedem; pe langa stele, planete, gauri negre, praf si gaz interstelar, ar exista o forma de materie, denumita intunecata, care interactioneaza doar gravitational cu materia vizibila. Aceast materie intunecata ar face astfel incat viteza de rotatie a stelelor in periferia galaxiilor sa fie mai mare decat ce se poate astepta daca tinem cont de gravitatia exercitata de doar materia vizibila.

Cum aceasta materie intunecata ar fi de 5-6 ori mai multa in Univers decat cea vizibila este usor de imaginat ca intreaga structtura a Universului depinde de modul in care este distribuita materia intunecata. Se pare ca aceasta s-ar organiza in halori intunecate, care pot fi extrem de mari, cuprinzand in interior sute de galaxii, care au o masa de multe mii de miliarde de ori cea Soarelui.

Se crede ca materia intunecata este compusa din particule care nu fac parte din Modelul Standard (MS) ci dintr-un model, precum cel Supersimetric, care include pe langa particulele din MS si alte particule cum ar fi, in acest caz, neutralino. Daca o particula de acest gen intilneste antiparticula corespunzatoare are loc o anihilare care ar putea produce prin transformarea masei in energie o radiatie gama (fotoni cu energii mult mai mari decat ai luminii vizibile) intensa.

Aceste coliziuni ar avea loc in centrul halourilor unde densitatea materiei intunecate ar fi mare. Masurarea unei astfel de radiatii cu aparatele noastre ne-ar putea da deci indicatii despre materia intunecata: cum este distribuita si, indirect, din ce fel de particule ar fi compusa.

Intrebarea pe care si-au pus-o cercetatorii este: cat de mici insa pot sa fie halourile intunecate? Exista o cantitate minima de materie care s-ar putea organiza intr-un halou intunecat? Pentru a raspunde la aceasta intrebare un grup de cercetatori a efectuat o simulare pe calculator, un Univers virtual. Cercetatorilor le-au trebuit 5 ani sa dezvolte, testeze si sa ruleze programele pe supercomputere in Europa si China si rezultatele acestui interesant si important studiu au fost publicate recent intr-un articol in prestigioasa revista Nature.

In urma studiului cercetatorii au ajuns la concluzia ca cele mai mici halouri de materie intunecata pot avea masa asemanatoare cu cea a Pamantului – deci mult mai mica decat halourile care inglobeaza galaxii si clustere de galaxii. Interesant este ca structura interna a halourilor nu depinde mult de masa acestora: acestea sunt extrem de dense in centru si cu o densitate care scade spre margini.

Halourile cele mai mici, cele care au deci masa asemanatoare cu cea a planetei noastre, nu contin in interios materie luminoasa, deci ar putea sa fie descoperite doar cu ajutorul razelor gama pe care eventual le-am putea masura.

La ora actuala exista mai multe telescoape, inclusiv in spatiu, care masoara raze gama ce provin din Univers; originea multora dintre acestea nu este inca cunoscuta. S-ar putea deci ca unele sa provina din fenomene care au loc in halourile de materie intunecata. Viitoare experimente, impreuna cu rezultate precum cel pe care vi l-am relatat, ar putea sa ne ajute sa lamurim rolul materiei intunecate in Univers. Evolutia Universului depinde mult de materia intunecata dar si mai mult de asa-numita energie intunecata, care este unul dintre cele mai mari mistere din fizica la ora actuala.

Am vazut deci ca un Univers virtual, simulat pe super-calculatoare, ne poate ajuta in studiul unor mari mistere ale stiintei si poate da o mana de ajutor celor care efectueaza experimente cu obiectivul de a descoperi semnale care sa ne indrepte spre o cunoastere mai profunda a Naturii.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro.