Osservazioni con il James Webb Space Telescope hanno mostrato la presenza di buchi neri insolitamente grandi nell'universo primordiale, meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. Spiegare la loro massa è difficile con i modelli standard di crescita; per questo una nuova ricerca guidata da Yash Aggarwal (UC Riverside) esplora il ruolo del decadimento della materia oscura.
Lo studio, pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, dimostra che l'energia rilasciata da particelle di materia oscura in decadimento può alterare la chimica termo- chimica del gas nelle prime galassie. Questi cambiamenti favoriscono il cosiddetto collasso diretto, in cui una nube di gas crolla in un buco nero anziché formare stelle. In passato si pensava che il collasso diretto richiedesse la rara presenza di stelle vicine che illuminano il gas; secondo il team il decadimento della materia oscura rende il processo più comune.
I ricercatori hanno modellato il comportamento del gas in presenza di assioni in decadimento e hanno individuato una finestra di masse della materia oscura, tra 24 e 27 electronvolt, che potrebbe creare condizioni favorevoli al collasso diretto. Hanno anche stimato che ogni particella in decadimento dovrebbe fornire un'energia dell'ordine di 10^-21 dell'energia di una batteria AA per influenzare la chimica del gas. Il lavoro è nato da workshop interdisciplinari iniziati nel 2018 e include Flip Tanedo, James Dent e Tao Xu; la ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation e da una UCR Hellman Fellowship.
Parole difficili
- decadimento — processo in cui una particella si trasforma rilasciando energia
- materia oscura — componente dell'universo non visibile che ha massa
- collasso diretto — crollo di una nube di gas in un buco nero
- assione — particella ipotetica di materia oscura leggeraassioni
- finestra di masse — intervallo limitato di valori di massa possibili
- modello standard — quadro teorico usato per descrivere l'evoluzionemodelli standard
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Domande di discussione
- Secondo l'articolo, come potrebbe cambiare la nostra comprensione della formazione dei buchi neri primordiali se il decadimento della materia oscura è importante?
- Quali osservazioni o esperimenti potrebbero confermare la 'finestra di masse' proposta nello studio?
- Gli studi interdisciplinari citati nell'articolo hanno prodotto questi risultati. Pensi che questo approccio sia utile per risolvere problemi cosmologici? Spiega perché.
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