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- Categoria: Scienze 2020
- Pubblicato: Giovedì, 04 Giugno 2020 14:30
Le ricerche sulla "superradianza" sono condotte da un gruppo di studiosi del Dipartimento di Fisica dell'università Sapienza di Roma
I buchi neri come fanali
sulla materia oscura
Il buco nero M 87 nell'Ammasso della Vergine a 56 milioni di anni luce dalla Terra (Credit: Horizon Telescope)
04.06.20 - Le osservazioni sulla materia oscura del nostro Universo sono sempre più numerose e significative, tanto che alcuni modelli ora suggeriscono l’esistenza di particelle elementari le cui masse possono essere miliardi di volte più piccole di quella di un neutrino. E la rotta su questa nuova strada della conoscenza vede i buchi neri nell'inconsueta veste di fanali, di fari che si accendono qua e là nell'Universo quasi a sottolineare la diritta via. Rilevare queste sfuggenti particelle è impossibile sulla Terra, a causa delle loro debolissime interazioni con la materia "conosciuta", cosiddetta ordinaria.
In un nuovo lavoro recentemente pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, il team di ricercatori coordinato da Paolo Pani del Dipartimento di Fisica dell'università Sapienza di Roma, ha identificato nei buchi neri un metodo innovativo per la ricerca di questa materia oscura ultraleggera.
I buchi neri possono amplificare radiazione in un certo range di frequenze generando un sorprendente effetto chiamato superradianza. Finora la superradianza e il suo segnale emesso in onde gravitazionali sono stati studiati solo per una certa famiglia di particelle con proprietà simili al fotone, per riprodurre onde elettromagnetiche, qui, per la prima volta sono stati applicati a particelle con proprietà simili al gravitone, trasformando i buchi neri in veri e propri "fari di onde gravitazionali".
Secondo i ricercatori, se tali particelle esistono in natura e hanno una massa minuscola, potenzialmente qualsiasi buco nero nell'universo potrebbe emettere periodicamente onde gravitazionali a una data frequenza (direttamente correlata alla massa delle particelle di materia oscura), analogamente a uno strumento musicale che ripete sempre la stessa singola nota con cadenza regolare.
"Cercando questo segnale - commenta Paolo Pani - i rivelatori di onde gravitazionali come LIGO e Virgo (e la futura missione spaziale LISA, supportata da ESA e NASA) cercheranno la materia oscura ultraleggera in un nuovo regime, finora praticamente inesplorato. E forse, dopo tutto, la risposta al problema della materia oscura verrà proprio dai buchi neri". Lo studio è parte del progetto Marie Skłodowska Curie "FunGraW" (PI: Richard Brito) e del progetto ERC DarkGRA (PI: Paolo Pani) entrambi ospitati nel Dipartimento di Fisica della Sapienza. (red)
Riferimenti:
Black Hole Superradiant Instability from Ultralight Spin-2 Fields - Richard Brito, Sara Grillo, and Paolo Pani - Phys. Rev. Lett. 124, 211101 – Published 27 May 2020 DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.211101
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