La materia oscura potrebbe trasformare le stelle in buchi neri al centro della nostra galassia, dicono i ricercatori. Là, si dovrebbero vedere numerose stelle dense in rapida rotazione, le pulsar, che sono abbastanza comuni in tutta la Via Lattea. Ma nonostante molte ricerche, ne è stata trovata solo una: è il cosiddetto "problema delle pulsar mancanti".

Secondo un nuovo studio, una possibile spiegazione è che all'interno di queste stelle si sia accumulata materia oscura, provocando il collasso delle pulsar in buchi neri. (Questi buchi neri sarebbero più piccoli del buco nero supermassiccio che si pensa si annidi nel cuore della galassia.)

L'universo sembra pieno di materia oscura invisibile, che non può essere né vista né toccata, ma che esercita comunque un'attrazione gravitazionale sulla materia normale. Gli scienziati hanno diverse idee a proposito di ciò che potrebbe costituire la materia oscura, ma nessuna è stata dimostrata. Un'importante opzione suggerisce che la materia oscura sia composta da particelle massicce debolmente interagenti (WIMP, weakly interacting massive particles ), tradizionalmente pensate come formate, ciascuna, sia da materia che da antimateria. La natura dell'antimateria è importante nella vicenda. Quando materia e antimateria si incontrano si distruggono a vicenda in potenti esplosioni, e quindi, scontrandosi, due WIMP normali si annichilerebbero.

Ma è anche possibile che la materia oscura sia presente nelle due forme distinte di materia e antimateria, proprio come la materia normale. Se questa ipotesi, detta della materia oscura asimmetrica, è vera, allora due particelle di materia oscura potrebbero non distruggersi a vicenda, né si avrebbero due particelle di antimateria oscura; invece, quando si incontrassero due particelle, una per tipo, si avrebbe la loro esplosione.

In questo scenario, durante il big bang dovrebbe essersi creata un'abbondante quantità di particelle di entrambi i tipi di materia oscura (proprio come si pensa che si avvenuto per la materia e l'antimateria normali), ma la maggior parte di queste particelle si sarebbero distrutte l'un l'altra, e quelle che oggi restano sarebbero solo il piccolo eccesso di un tipo di materia oscura che è riuscito a evitare di essere totalmente annichilata.

Se la materia oscura è asimmetrica, si comporterebbe in modo diverso dalla versione standard delle WIMP. Per esempio, i densi centri delle stelle dovrebbero richiamare gravitazionalmente la materia oscura nelle vicinanze. Se la materia oscura è fatta di WIMP regolari, quando due WIMP si incontrano al centro di una stella si distruggerebbero a vicenda, perché sono le loro stesse controparti di antimateria.

Ma nella versione asimmetrica della materia oscura, tutta la materia oscura oggi rimasta è fatta di uno solo dei due tipi: o materia o antimateria. Se due di queste particelle si incontrassero, non si annichilerebbero: semplicemente, nel tempo la materia oscura si accumulerebbe all'interno della stella. Alla fine, il nucleo della stella diventerebbe troppo massiccio per sostenersi e collasserebbe in un buco nero. Questo è ciò che può essere accaduto alle pulsar al centro della Via Lattea, secondo uno studio pubblicato il 3 novembre sulle “Physical Review Letters”.

Lo scenario è plausibile - dice Raymond Volkas, dell'Università di Melbourne, che non ha partecipato allo studio - ma il problema delle pulsar mancanti potrebbe anche essere spiegato più banalmente con effetti stellari noti. "Ovviamente, sarebbe emozionante ottenere chiare prove astrofisiche dirette della materia oscura asimmetrica", dice Volkas. "Ma prima di credere a una spiegazione in termini di materia oscura asimmetrica, vorrei essere convinto che nessuna spiegazione standard è effettivamente raggiungibile."

Gli autori dello studio - Joseph Bramante della Università di Notre Dame e Tim Linden dell'Istituto Kavli per la fisica cosmologica dell'Università di Chicago - concordano sul fatto che è troppo presto per saltare a una conclusione che coinvolge la materia oscura. Forse, per esempio – dice Linden - le osservazioni radio del centro galattico non sono così accurate come hanno ipotizzato gli scienziati e ricerche più approfondite permetteranno di vedere le pulsar mancanti. E' anche possibile che qualche capriccio della formazione stellare abbia limitato il numero di pulsar che si sono formate al centro galattico.

La ragione per cui le pulsar vicine non sarebbero influenzate dalla materia oscura asimmetrica è che la materia oscura, di qualsiasi tipo essa sia, dovrebbe concentrarsi vicino ai nuclei delle galassie, accumulandoisi sotto la forza della sua stessa gravità. E anche lì ci vorrebbe molto tempo perché si accumuli materia oscura sufficiente a distruggere una pulsar, dato che la maggior parte delle particelle oscure attraversa le stelle senza interagire. S

olo nelle rare occasioni in cui passa molto, molto vicino a una particella normale può collidere e venire catturata. Nelle stelle normali le particelle ordinarie al loro centro non sono abbastanza dense per catturare molte particelle di materia oscura. Ma nelle pulsar superdense potrebbero accumularsene abbastanza da fare danni. "La materia oscura non può accumularsi con grande densità o rapidamente al centro di stelle normali", dice Bramante. “Ma nelle pulsar la materia oscura potrebbe accumularsi in una sfera di due metri. Poi questa sfera collassa in un buco nero e risucchia la pulsar."

Se questo scenario è corretto, ne seguirebbe che le pulsar dovrebbero vivere tanto più a lungo quanto più sono lontane dal centro galattico denso di materia oscura. Ai confini della Via Lattea, per esempio, le pulsar potrebbero vivere fino a un'età avanzata, mentre vicino al nucleo si creerebbero per essere poi rapidamente distrutte prima di poter invecchiare.

"Nulla nell'astrofisica fa prevedere una forte correlazione tra l'età di una pulsar e la sua distanza dal centro di una galassia", dice Linden. "Si potrebbe osservare un effetto davvero stupefacente se questo scenario fosse valido." E' anche possibile, anche se poco probabile, che gli astronomi riescano a osservare il collasso di una pulsar in un buco nero e verificare la teoria. Ma una volta creato il buco nero, sarebbe quasi impossibile da rilevare: dato che la materia oscura e i buchi neri sono entrambi invisibili, i buchi neri fatti di materia oscura sarebbero doppiamente invisibili.


(La versione originale di questo articolo è apparsa su scientificamerican.com il 10 novembre. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)