Matèria fosca: simulacions detallades compleixen el repte plantejat pel James Webb

Matèria fosca: simulacions detallades i espectaculars de galàxies finalment compleixen el repte plantejat pel telescopi James Webb.

Clic a la imatge per engrandir. Recreació artística d'una galàxia. Crèdit: DudeDesignStudio, Adobe Stock 

El telescopi espacial James Webb va revelar nombroses grans galàxies espirals ja presents a l'Univers observable primerenc, tan joves que alguns astrofísics van qüestionar si la seva existència era incompatible amb la matèria fosca. Moltes simulacions anteriors de formació de galàxies semblaven incapaces d'explicar aquestes grans galàxies, mentre que MOND, l'alternativa a la teoria de la matèria fosca, havia predit durant molt de temps la formació primerenca de grans galàxies. Una nova simulació potent reviu el debat? 

El gran matemàtic John Von Neumann, juntament amb el científic britànic Alan Turing, son considerats uns dels principals pioners i creadors d'ordinadors. Sovint es diu que la principal motivació de Von Neumann era poder fer prediccions meteorològiques precises. Per tant, podem especular sobre les seves reaccions a les simulacions que els cosmòlegs han estat duent a terme durant els darrers quaranta anys aproximadament sobre la formació i l'evolució de les galàxies i les estructures a gran escala que componen els cúmuls de galàxies.

Els cosmòlegs, per la seva banda, van dur a terme inicialment simulacions sobre aquest tema utilitzant només...paquets de matèria fosca sense tenir en compte el que podria passar amb la matèria ordinària capaç de formar estrelles massives que explotin en supernova o acumulant-se en forats negres supermassius. En aquests dos últims casos, una mena de vents còsmics resultants són capaces per si sols d'alterar la distribució de la matèria normal, produint així canvis en els camps gravitatoris, capaços d'alterar la distribució de la matèria fosca.

Com a recordatori, es creu que la matèria fosca està composta de partícules mai vistes abans en un laboratori a la Terra, i les distribucions de les masses que dominen la matèria ordinària, anomenada bariònica perquè estan formada de protons i neutrons dels nuclis. Aquesta és la raó principal per la qual les primeres simulacions de formació de galàxies només utilitzaven matèria fosca: el seu camp de gravetat se suposava que havia de dominar l'evolució del cosmos. En segon lloc, els ordinadors encara no eren prou potents per tenir en compte amb la màxima precisió tots els fenòmens possibles a l'escala de les galàxies.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. El professor Carlos Frenk és el director fundador de l'Institut de Cosmologia Computacional, el grup de recerca de la Universitat de Durham. La seva xerrada explora com es va formar l'univers i els progressos realitzats durant els darrers 30 anys per entendre millor aquesta branca de la ciència. Crèdit: ArtichokeTrust. YouTube.

Simulacions més detallades a escala de galàxia

Durant molt de temps, aquestes simulacions van tenir en compte amb precisió la majoria de les observacions, però algunes anomalies podrien posar en dubte l'exactitud del model cosmològic estàndard, basat en l'existència de l'anomenada matèria fosca freda (perquè se suposa que les seves partícules es mouen lentament i, per tant, formen un gas fred).

Alguns es preguntaven si això significava abandonar el model de matèria freda i substituir-lo per modificacions de les lleis de la mecànica celeste newtoniana dins del marc de la Teoria de Mond.

No obstant això, des de fa aproximadament una dècada, amb els avenços en la informàtica, ha estat possible executar simulacions cada cop més realistes, i molt recentment, s'han plantejat preguntes sobre si realment podien explicar les grans galàxies observades molt aviat en la història del cosmos observable pel Telescopi espacial James Webb. És força difícil explicar la seva existència únicament amb simulacions basades en la matèria fosca.

Molts cosmòlegs i astrofísics de partícules interessats en la matèria fosca haurien, doncs, d'estudiar atentament els articles publicats a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, o una versió gratuïta que també existeix a arXiv.

Un comunicat de la Royal Astronomical Society  (RAS) explica què està passant. Revela que les simulacions realitzades al superordinador COSMA8 de l'Institut de Cosmologia computacional de la Universitat de Durham al Regne Unit "Demostra que el model cosmològic estàndard, que incorpora els principals fenòmens físics, explica amb èxit el creixement observat de galàxies, des dels primers mil milions d'anys després del Big Bang fins avui dia".

Les simulacions es van dur a terme durant més d'una dècada com a part del projecte Colibre  per un equip internacional repartit per Europa, Austràlia i els Estats Units.

El reconegut cosmòleg Carlos Frenk, membre clau de l'equip de Colibre, no va amagar el seu entusiasme al comunicat de premsa de RAS: "És emocionant veure galàxies generades pel nostre ordinador, indistingibles de les galàxies reals i que comparteixen moltes propietats mesurades pels astrònoms, com ara el seu nombre, la seva brillantor, els seus colors i les seves dimensions".

Per explorar els universos virtuals generats per les simulacions, una tasca que podria trigar anys, els investigadors van produir "vídeos sonificats" com el que es mostra a continuació, on el so codifica informació física addicional.

Evolució d'una galàxia a la simulació L012m5, des del desplaçament cap al vermell z = 5,5 fins a z = 0. Aquesta galàxia té una massa estel·lar actual de 6,3 × 10¹° M☉ (masses solars), una taxa de formació estel·lar d'1,6 M☉any i un forat negre amb una massa d'1,6 × 108 M☉. La barra d'escala, a la part superior esquerra, indica una longitud de 10 quiloparsecs físics (pkpc), o aproximadament 32.600 anys llum. Crèdit: Colibre Simulations. YouTube.

Simulacions conformes amb les observacions del JWST

Entre els processos físics que millor expliquen les simulacions del projecte Colibre hi ha la presència de la pols, que ajuda a la formació de núvol d'hidrogen molecular i, per tant, a la formació d'estrelles. També hi ha el fet que finalment podem simular masses de gas a temperatures creïbles, és a dir, segons observacions fredes i en galàxies. Els càlculs anteriors només podien assignar temperatures superiors a la superfície del Sol - és a dir, per sobre dels 6.000º kelvin- a aquestes masses, que no obstant això són essencials per comprendre el naixement de les estrelles, incloses les que produiran supernoves SNII.

Això és el que en última instància permet a Evgenii Chaikin de la Universitat de Leiden, autor principal de diversos articles que acompanyen Colibre i coautor de l'estudi principal, afirmar: "Alguns resultats preliminars del JWST semblaven qüestionar el model cosmològic estàndard. Colibre demostra que, un cop els processos físics clau es representen de manera més realista, el model és coherent amb les nostres observacions".

Gairebé, perquè el comunicat de premsa de la Royal Astronomical Society acaba dient que els famosos i enigmàtics "Petits punts vermells" descoberts pel JWST, potser representen les llavors de forats negres supermassius, que Colibre no prediu, ja que suposa l'existència d'aquestes llavors. Però potser això canviarà amb el modelatge i simulacions encara més refinades i potents.

Clic a la imatge per engrandir. El panell de l'esquerra il·lustra la xarxa còsmica, on el color representa la densitat projectada de gas i estrelles. Els dos panells de la dreta presenten un zoom de dues de les moltes galàxies formades per les simulacions. Aquestes imatges mostren la llum de les estrelles enfosquida per la pols per a una galàxia espiral de cara (a dalt a la dreta) i per a una altra galàxia espiral de costat (a baix a la dreta). Crèdit: Schaye et al. (CC BY 4.0)

Ho he vist aquí.

La gravetat segueix les regles de Newton i Einstein, fins i tot a escales còsmiques

En rastrejar cúmuls de galàxies separats per centenars de milions d'anys llum, el físic de Penn Patricio Gallardo i els seus col·laboradors descobreixen que les lleis de la gravetat escrites per Newton i Einstein encara es compleixen, deixant pocs dubtes que la matèria fosca invisible existeix.

Clic a la imatge per engrandir.  El fons còsmic de microones, la feble resplendor del Big Bang que omple tot l'espai, passa a través de cúmuls de galàxies massius el moviment dels quals altera lleugerament la llum, cosa que permet als científics mesurar la rapidesa amb què els cúmuls es mouen els uns cap als altres i provar la força amb què la gravetat atrau les distàncies més grans de l'univers. Crèdit: Lucy Reading/Simons Foundation.

Conclusions clau

En la sonda de la gravetat a major escala fins ara, el físic de Penn Patricio Gallardo i els seus col·laboradors van rastrejar el moviment de cúmuls de galàxies distants per comprovar si les lleis de la gravetat encara funcionen a través de les estructures més grans de l'univers. Els resultats mostren que la gravetat es comporta de la mateixa manera a grans escales còsmiques que més a prop de casa, seguint les regles descrites per primera vegada per Isaac Newton i posteriorment refinades per Albert Einstein.

Les troballes desafien teories alternatives que suggereixen canvis de gravetat a grans distàncies. 

L'estudi reforça l'argument que l'univers conté grans quantitats de matèria fosca invisible.

La gravetat, tal com la majoria de la gent l'entén, és la força familiar que atrau una poma que cau cap a la Terra. Però per als astrònoms i els físics teòrics, també és un arquitecte invisible i molest que guia la forma i l'evolució de les estructures còsmiques més grans de l'univers.

Durant dècades, les observacions desconcertants de galàxies que es mouen a una velocitat inusual han obligat cosmòlegs com Patricio A. Gallardo, de la Universitat de Pennsilvània, a revisar els fonaments de la física, explorant, per exemple, si les lleis de la gravetat descrites per Isaac Newton i Albert Einstein s'apliquen realment a tot arreu.

"L'astrofísica s'ha vist afectada per una discrepància enorme en el llibre major còsmic", diu Gallardo. "Quan observem com orbiten les estrelles dins de les galàxies o com es mouen les galàxies dins dels cúmuls de galàxies, algunes semblen viatjar massa ràpid per a la quantitat de matèria visible que contenen". 

Aquesta discrepància obliga a triar entre dues conclusions radicals, explica. O bé l'univers conté concentracions de matèria fosca massiva invisible que proporciona una força gravitatòria addicional o bé cal modificar les equacions fonamentals de la gravetat.

Ara, utilitzant observacions del Telescopi de Cosmologia d'Atacama (ACT), un telescopi d'aproximadament tres a quatre pisos d'alçada desenvolupat per una col·laboració multi-institucional que inclou investigadors de Penn dirigits per Mark Devlin, Gallardo i els seus col·laboradors, han provat la gravetat a través de cúmuls de galàxies separats per centenars de milions d'anys llum, la sonda de gravetat a major escala fins ara. 

Clic a la imatge per engrandir. El Telescopi de Cosmologia Atacama mesura la llum més antiga de l'univers, coneguda com el fons còsmic de microones. Utilitzant aquestes mesures, els científics poden calcular l'edat de l'univers. Crèdit: Debra Kellne

Les seves troballes, publicades a Physical Review Letters, mostren que la força de la gravetat s'afebleix amb la distància gairebé exactament com prediuen les equacions desenvolupades per Newton i posteriorment incorporades a la teoria de la relativitat general d'Einstein.

"És remarcable que la llei de la inversa dels quadrats (proposada per Newton al segle XVII i després incorporada per la teoria de la relativitat general d'Einstein) encara es mantingui vigent al segle XXI", diu Gallardo.

La confirmació que la gravetat es comporta tal com prediu la teoria establerta sobre vastes distàncies extragalàctiques reforça un pilar fonamental de la ciència moderna, explica Gallardo: el model estàndard de cosmologia. En demostrar que les teories fonamentals de la gravetat no es descomponen a les escales més grans, les dades tanquen efectivament la porta a un grup de teories com la Dinàmica Newtoniana Modificada (MOND), que intenten explicar els moviments còsmics modificant les lleis de la gravetat.

Quan Newton va proposar la relació del quadrat invers, que estableix que la gravetat s'afebleix en proporció al quadrat de la distància entre els objectes, es va preocupar principalment de descriure els moviments dels objectes del Sistema Solar. Aquest mateix principi s'ha provat ara en masses i distàncies que eren "inconcebibles en l'època de Newton", diu Gallardo.

Comprenent els "límits de velocitat" de l'univers

Les galàxies de l'univers (de les quals n'hi ha més de 200.000 milions), no es mouen com la gravetat per si sola diu que s'hi haurien de moure.

Seguint la lògica newtoniana, les estrelles més allunyades del centre d'una galàxia haurien d'orbitar més lentament. En canvi, els astrònoms veuen el contrari. Les regions més externes es mouen molt més ràpid del que la matèria visible pot explicar. El mateix desajust apareix en els cúmuls de galàxies, on galàxies senceres es mouen massa ràpid per a la seva massa.

Clic a la imatge per engrandir.  Patricio Gallardo i els seus col·laboradors van utilitzar l'efecte cinemàtic Sunyaev-Zel'dovich, o kSZ, un petit canvi imprès al fons còsmic de microones quan la seva llum passa a través del gas calent al voltant dels cúmuls de galàxies en moviment, per mesurar la rapidesa amb què s'acosten parells de cúmuls i provar si la gravetat s'afebleix amb la distància tal com prediu la física estàndard. Crèdit: Lucy Reading/Simons Foundation. 

"Aquest és el trencaclosques central", explica Gallardo. "O bé la gravetat es comporta de manera diferent a escales molt grans, o bé l'univers conté matèria addicional que no podem veure directament". 

Provant la gravetat a través del cosmos

Per comprovar-ho, els investigadors van recórrer a les observacions de l'ACT d'una llum emesa uns 380.000 anys després del Big Bang que ha estat viatjant per l'univers des de llavors, coneguda com a fons còsmic de microones. A mesura que aquesta llum antiga passa a través de cúmuls de galàxies massius, s'altera subtilment pel seu moviment, deixant empremtes febles que els astrònoms poden detectar. Llegint aquestes distorsions i mesurant aquests moviments a través de centenars de milers de cúmuls separats per desenes de milions d'anys llum, els investigadors van determinar la força amb què la gravetat atrau les estructures més grans del cosmos. Si les teories de gravetat modificades com ara MOND fossin correctes, les mesures revelarien una caiguda gravitatòria més plana.

En canvi, els resultats van arribar gairebé exactament on coincideixen les teories de Newton i Einstein.

Com que aquesta predicció es manté, el problema de la massa perduda no es pot explicar canviant la gravetat en si mateixa, cosa que reforça el cas que un component invisible (la matèria fosca) ha de proporcionar l'atracció addicional.

El telescopi Atacama Cosmology Telescope, un observatori còsmic a Xile, va ser utilitzat per l'equip per observar les interaccions gravitatòries entre cúmuls de galàxies. Crèdit: M Devlin/Universitat de Pennsilvània/CC BY-SA 4.0.

El misteri de la matèria fosca

Comprendre què és realment la matèria fosca continua sent un dels majors reptes de la física moderna. «Aquest estudi reforça l'evidència que l'univers conté un component de matèria fosca», diu Gallardo. «Però encara no sabem de què està fet aquest component». Les futures observacions del CMB i estudis de galàxies més grans permetran als físics i astrònoms provar la gravetat amb encara més precisió. "Amb tantes preguntes sense resposta, la gravetat continua sent una de les àrees de recerca més fascinants. És un camp naturalment atractiu", diu Gallardo entre rialles.

Per saber-ne més:

Patricio Gallardo és investigador associat al Departament d'Astronomia i Física de l'Escola d'Arts i Ciències de la Universitat de Pennsilvània.

L'estudi va involucrar més de 40 investigadors que representaven afiliacions institucionals de múltiples països. Els investigadors individuals que van contribuir a aquest estudi van rebre el suport de diverses beques i agències de finançament nacionals, com ara el Kavli Institute for Cosmological Physics de la Universitat de Chicago, la Simons Society of Fellows, la National Science Foundation dels EUA (AST-2206088), la beca ROSES de la NASA 12-EUCLID12-0004, el projecte Basal FB210003 de l'Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) de Xile, la National Research Foundation de Sud-àfrica i el Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) a través de les beques RGPIN-2023-05014 i DGECR-2023-00180. La Càtedra Sutton Family en Ciència, Cristianisme i Cultures de la Facultat d'Arts i Ciències de la Universitat de Toronto va proporcionar suport addicional. 

El projecte del Telescopi de Cosmologia d'Atacama (ACT) rep el suport principalment de la Fundació Nacional de Ciències dels Estats Units a través dels premis AST-0408698, AST-0965625 i AST-1440226 per al projecte ACT, així com dels PHY-0355328, PHY-0855887 i PHY-1214379. La Universitat de Princeton, la Universitat de Pennsilvània i un premi de la Fundació Canadenca per a la Innovació (CFI) a la Universitat de la Colúmbia Britànica han proporcionat finançament addicional. El desenvolupament dels detectors i lents multicroics de l'ACT va rebre el suport de les subvencions de la NASA NNX13AE56G i NNX14AB58G, i la recerca de detectors a l'Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia (NIST) va rebre el suport del programa NIST Innovations in Measurement Science.

Ho he vist aquí.

Dossier. La matèria fosca; 7 Els candidats

En aquest dossier es presenten les diferents pistes que porten a la hipòtesi de la matèria fosca, així com diverses propostes que s'han fet per intentar dilucidar-ne la naturalesa.

Es consideren diferents possibilitats per resoldre el problema de la matèria fosca. Aquests no són exclusius: la solució pot ser una barreja de diversos ingredients (o de cap!). En l'estat actual de comprensió de les coses, sembla que ens trobem davant de dos problemes diferenciats: el de la matèria fosca bariònica (aquesta fracció de barions que sabem que està present pels arguments exposats anteriorment, però que no podem veure) i el de la matèria fosca no bariònica (que representa el component principal).

Clic per engrandir. Entre els candidats bariònics: els forats negres. Crèdit: alex_aldo, Adobe Stock

Primer revisarem alguns candidats bariònics, després mirarem els candidats no bariònics, la naturalesa dels quals encara és molt hipotètica. Finalment presentarem un enfocament radicalment diferent, que consisteix a suposar que no hi ha matèria fosca, que és un fals problema, a causa de la nostra incomprensió de les lleis de la gravitació (com va ser el cas del moviment de Mercuri).

Matèria fosca bariònica

Objectes astrofísics

No és insensat imaginar que existeix a l'Univers matèria que no emet prou llum per ser vista directament. Al cap i a la fi, la majoria dels objectes que ens envolten a la vida quotidiana no emeten llum, només els veiem perquè estan il·luminats per fonts externes. Per tant, la idea de la matèria fosca bariònica és bastant natural, en última instància. Aquests són els principals candidats que es poden haver considerat en un moment o altre:

• núvols d'hidrogen H2 molecular
• nanes marrons
• nanes blanques
• estrelles de neutrons
• forats negres

Cadascuna d'aquestes hipòtesis pot donar lloc a proves experimentals, ja que cap d'aquests objectes és perfectament invisible, hauria de ser possible veure'ls directament. Posem-los per ordre:

Els núvols moleculars poden conduir a l'emissió de radiació gamma quan són travessades per raigs còsmics (partícules carregades d'alta energia, res a veure amb la radiació cosmològica de la qual hem parlat anteriorment) que conté la galàxia, també poden absorbir part de la radiació que els travessa quan es mira un objecte col·locat darrere.

Les nanes marrons, les nanes blanques (veure les imatges a continuació) i estrelles de neutrons són objectes de tipus estel·lars que emeten radiació en certes longituds d'ona. Les nanes blanques tenen la propietat de poder refredar-se i, per tant, morir (mentre que la majoria d'altres tipus d'estrelles s'escalfen durant la seva evolució), tant que es pot imaginar que l'Univers en conté moltes en forma extingida i, per tant, poc visibles. De fet, donada l'edat de la nostra galàxia, podem determinar la brillantor de les nanes blanques més febles que conté (són les més antigues), i el Telescopi Espacial Hubble passa a ser capaç de detectar-les. Difícil d'amagar, així que...

Clic per engrandir. Nana marró de 0,06 masses solars (60 vegades la massa de Júpiter), vista per Chandra a través d'una erupció de raigs X.

 

Clic per engrandir. Espectacular naixement en una nebulosa. Al mig, Sirius B, una nana blanca força difícil de veure (la taca superior) a causa de l'encegament provocat per Sirius A (l'objecte principal).

Els forats negres, com de fet les nanes marrons, les nanes blanques, les estrelles de neutrons i fins a cert punt els núvols moleculars compactes, es poden detectar pel fenomen de lent gravitacional, que descriurem més endavant.

Sembla que cap d'aquests candidats pot tenir realment totes les propietats necessàries per resoldre el problema de la matèria fosca, encara que només es busqui destacar la petita fracció de la naturalesa bariònica. Els intents de detectar un excedent d'aquests objectes han fracassat parcialment (vegeu més avall, microlents gravitacionals). A més, diverses d'aquestes solucions no són satisfactòries des del principi, perquè no s'entén realment com una quantitat significativa de nanes blanques o forats negres, per exemple, es podria formar durant la història de l'Univers.

El gas primordial

És possible detectar els grans núvols primordials d'hidrogen, gràcies a les seves propietats d'absorció: observant una font molt llunyana (desplaçament cap al vermell de l'ordre de 2 o més) d'on en coneixem l'espectre, podem veure les línies d'absorció provocades per aquests núvols. La línia d'absorció de cada núvol es veu desplaçada al vermell per un factor que depèn de la distància a la qual es trobi. Aleshores observem en l'espectre dels quàsars tot un munt de línies corresponents a tots els núvols que es troben a la línia de visió. Parlem d'un bosc alfa de Lyman (Lyman alfa és el nom de la transició atòmica que dóna lloc a cadascuna de les línies individuals). El seu estudi és de gran importància en Cosmologia, d'una banda perquè permet estudiar la manera com es distribueixen els núvols a l'espai (i així provar els models de formació de les grans estructures) i d'altra banda perquè es pot mesurar la quantitat de gas present a les regions investigades. El resultat net és que la densitat de gas observada és molt coherent amb les prediccions de la nucleosíntesi primordial. En altres paraules, "aconseguim detectar tots els barions de l'Univers primordial, i realment no hi ha cap problema de matèria fosca bariònica a gran escala".

Clic per engrandir. Bosc alfa de Lyman obtingut en una simulació numèrica, dins d'una caixa de 30 milions d'anys llum per costat.

Matèria fosca no bariònica

Neutrins

També es pot considerar la possibilitat que el neutrins formin part de la matèria fosca. Els neutrins són partícules que interactuen molt poc amb la matèria, i que segons el model del Big Bang hauria d'estar present en una quantitat comparable a la dels fotons de la radiació còsmica de fons. Per tant, la seva densitat és molt coneguda, i si aconseguim determinar-ne la seva massa, llavors podem deduir immediatament la seva contribució a la matèria fosca. La qüestió de la massa dels neutrins té una història turbulenta, però en els darrers anys, una sèrie d'experiments específics han comportat limitacions molt fortes sobre aquestes masses. Aquests, per començar, no són zero: els neutrins són efectivament partícules massives. Tanmateix, no són suficients perquè els neutrins constitueixin una part important de la matèria fosca.

A més, són massa lleugers per explicar que les grans estructures es podrien haver format. Els neutrins, amb massa feble, viatgen a la velocitat propera a la de la llum a mesura que les grans estructures s'esfondren. Més endavant veurem per què això fa que els neutrins siguin candidats pobres a la matèria fosca.

Clic per engrandir. El detector de neutrins Kamiokande, vist durant el seu ompliment. Les parets estan revestides amb fotodetectors, que aquí veiem netejant-los per l'equip de la barca (dreta).

Les pistes de la física de partícules

La física de partícules descriu els fenòmens elementals de la natura. Tots els fenòmens que observem semblen implicar camps quàntics que tenen propietats poc intuïtives, amb característiques que atribuiríem a les ones i d'altres que atribuiríem a les partícules. La teoria que descriu aquests fenòmens s'anomena teoria quàntica de camps.

De fet, no n'hi ha prou amb tenir una teoria. Per estar convençuts d'això, tornem a la mecànica clàssica. Aquesta teoria indica la manera com es posa en moviment un cos, en funció de les forces a les quals està sotmès. No diu res sobre quines són aquestes forces, i per entendre el moviment dels planetes, a més, cal suposar que la llei de l'atracció gravitatòria té una forma particular. És el mateix en la física de partícules, i has de fer suposicions sobre les interaccions entre les partícules. Als físics els hi agrada basar aquestes hipòtesis en arguments de simetria, i resulta que les simetries simples condueixen a un model que té en compte els fenòmens observats, especialment en el domini d'altes energies, s'anomena, Model estàndard de la física de partícules. Aquest enfocament va conduir a la unificació de la interacció feble i la interacció electromagnètica.

Tot i el seu èxit, el model estàndard no ho explica tot. Per exemple, no permet entendre per què l'Univers que observem està fet de matèria sense una contrapartida notable en antimatèria, o per què totes les partícules conegudes tenen càrregues elèctriques que són múltiples enters d'una càrrega elemental, per citar alguns exemples. Això fa creure als investigadors que hi ha un model més complet, potser basat en una teoria més completa, que proporciona aquestes explicacions. S'han proposat aquestes extensions del model estàndard, que inclouen:

- Les teories de la gran unificació, que suposen que les diferents interaccions (interacció electromagnètica, interacció feble, interacció forta) són diferents facetes de la mateixa interacció fonamental.

- Teories supersimètriques, que parteixen de simetries més extenses que en el model estàndard.

- Teories de cordes, en què els objectes fonamentals ja no són punts (com les partícules), sinó que es poden veure com a cordes. Aquestes cordes tenen diversos modes d'excitació (com la vibració d'una corda de guitarra), que es pot identificar amb diferents partícules. Així, les diferents partícules només serien les diferents excitacions d'un mateix objecte fonamental, i les reaccions entre partícules serien les transicions d'un mode de vibració a un altre, possiblement acompanyades d'una separació de la corda en diverses peces. Tingueu en compte que aquestes teories de cordes es basen generalment en la supersimetria i sobre la unificació.

Aquestes pistes encara són només teòriques, en el sentit que cap d'elles està recolzada per confirmació experimental. També cal destacar que, fins i tot a nivell purament teòric, encara hi ha problemes de coherència i obstacles conceptuals. Aquestes teories prediuen l'existència de noves partícules:

-  partícules supersimètriques (per exemple: neutralins),
-  axió,
-  neutrins pesats,
-  Q-balls,
-  Wimpzillas, criptons... (s'esmenten aquests noms per excitar la curiositat del lector. Els físics són molt juganers, i dediquen una part important de la seva imaginació a inventar noms per a nous objectes que inventen o descobreixen).

La majoria d'aquestes partícules són inestables i es desintegren espontàniament en altres partícules. Tanmateix, alguns poden ser estables (o almenys tenir una vida útil molt llarga). Si una partícula estable tan nova pot existir, i si s'hagués pogut crear en qualsevol moment del passat de l'Univers, es pot imaginar que l'Univers actual està ple d'elles i que aquesta partícula constitueix matèria fosca.

Per resumir aquesta complicada imatge, diguem que s'adaptaria bé als físics de partícules si una teoria substituís o completés el model estàndard, i s'adaptaria bé als astrofísics també perquè les noves partícules podrien constituir matèria fosca. Fem una ullada més de prop a un exemple particular d'aquesta llista: el neutralí.

Els neutralins: matèria fosca “freda”

Entre els candidats que ofereix la física de partícules, el neutralí juga un paper força important. És una partícula nova introduïda per supersimetria. És neutre, és estable en algunes versions de supersimetria i podria ser matèria fosca. Aclarim aquest darrer punt: les propietats que importen per determinar si una partícula pot constituir matèria fosca són la seva massa i la seva secció transversal (la seva capacitat de reaccionar amb una altra partícula quan s'uneixen).

Comencem detallant la importància de la massa: com més massiva sigui una partícula, menor serà la seva velocitat per a una energia determinada. Això implica que en qualsevol moment de l'evolució cosmològica, les partícules molt lleugeres són relativistes mentre que les més pesades no ho són. Tanmateix, quan les fluctuacions de densitat comencen a col·lapsar-se sobre si mateixes per formar el que més tard es convertiran en les primeres grans estructures còsmiques (galàxies, cúmul de galàxies i supercúmuls), la situació és completament diferent tant si les partícules de matèria fosca són relativistes com si no.

En el primer cas (parlem de matèria fosca calenta), poden escapar ràpidament tan bon punt han format una sobre-densitat, que tendeix a frenar el seu col·lapse posterior, sobretot a petites escales espacials. La formació de les estructures comença llavors amb les grans escales espacials, els supercúmuls de galàxies, que amb el temps es fragmenten per donar cúmuls de galàxies, després galàxies. Estem parlant d'un escenari de dalt a baix (top-down en anglès).

En el segon cas (aleshores parlem de matèria fosca freda), el fenomen anterior no es produeix i primer es formen les estructures petites (galàxies, petits cúmuls de galàxies). Les grans estructures es formen posteriorment, per aplec i fusió de les estructures més petites. Estem parlant d'un escenari de baix a dalt.

Pel que fa a la secció transversal, també és una magnitud crucial, perquè determina la quantitat de partícules que poden sobreviure a les nombroses reaccions que tendeixen a disminuir la seva densitat durant l'expansió cosmològica. El neutralí és bastant notable en aquest sentit, perquè la física de partícules proporciona una sèrie de seccions transversals (i no una sola secció transversal, malauradament) que condueix a densitats relíquies (aquest és el terme habitual per a la densitat de partícules supervivents) que corresponen aproximadament a la densitat de matèria fosca. Això és molt encoratjador i la hipòtesi neutralí és una de les preferides dels astrofísics. Un punt menys encoratjador és que aquí ens trobem davant d'una certa paradoxa: que una partícula sigui abundant a l'Univers avui, la seva secció transversal no ha de ser massa gran, per tant ha de ser relativament poc reactiva. Com que és per les seves reaccions que detectem les partícules, això implica que serà més difícil de detectar!

Observem per acabar que els càlculs de la densitat de les relíquies ja permeten excloure determinades propostes de solució al problema de la matèria fosca. De fet, algunes partícules tindrien seccions transversals massa petites, i la seva densitat de relíquia avui dia seria molt més gran que la densitat total de l'Univers, cosa que no és acceptable. Per tant, podem eliminar aquestes partícules de la llista de candidats. Això permet, per exemple, excloure determinats valors dels paràmetres de supersimetria, per als quals el neutralí seria massa abundant avui dia.

Les modificacions en les lleis de la gravetat

Dimensions addicionals

Per altres motius, alguns teòrics investiguen la possibilitat que el nostre Univers tingui més de 4 dimensions. Això pot semblar una idea molt descabellada, ja que no veieu aquestes dimensions addicionals. De fet, hi ha dues raons per les quals potser no veiem aquestes dimensions addicionals, encara que existissin:

- Són “compactes”, és a dir enrotllats sobre ells mateixos a escales submicroscòpiques.
- Forces diferents de la gravetat no hi tenen cap efecte.

Aquesta hipòtesi també pot conduir a l'existència de diverses partícules noves, que podrien constituir matèria fosca. També comporta una modificació de la llei de la gravitació a curta distància. Això podria proporcionar una manera de validar-lo o invalidar-lo.

En aquest mateix ordre d'idees, es preveu que patim la influència gravitatòria del que conté un altre espai, connectat al nostre per aquestes dimensions addicionals. Les manifestacions de la matèria fosca serien llavors l'efecte d'un món paral·lel sobre el nostre. Fixeu-vos que podríem enfonsar-nos molt ràpidament en el deliri més total, si ens conforméssim amb aquesta manera de presentar les coses, que s'assembla més a un episodi de Star Trek que de la ciència. De fet, els científics, quan expressen aquestes hipòtesis tan especulatives, ho fan (en general) en el marc de desenvolupaments teòrics precisos i controlats. En aquest cas, les teories que impliquen dimensions addicionals sovint se situen en el marc de la teoria de cordes.

Una altra modificació de la gravitació: Mond

També s'ha proposat empíricament que les lleis de la gravitació no són lleis newtonianes, ni les proporcionades per la relativitat general. Un grup d'investigadors es va preguntar quina forma hauria de tenir una força d'atracció gravitatòria per explicar els moviments interns de les galàxies, sense dependre de la matèria fosca. Van plantejar una "teoria" que anomenen Mond, un acrònim de MOdified Newtonian Dynamics (Dinàmica Newtoniana Modificada). Aquest enfocament comença amb una idea interessant, però es troba amb diversos problemes greus. Pateix una certa manca de coherència teòrica. Es construeix des del principi amb un enfocament no relativista, i no resol el problema de la matèria fosca a nivell cosmològic. Finalment, assenyalarem que és possible posar en competició els diferents models de matèria fosca en la interpretació de certs sistemes molt ben observats, com els cúmuls de galàxies. Resulta que MOND sempre arriba als darrers llocs, la qual cosa posa aquesta hipòtesi en una mala posició.

Més enllà de la Relativitat General

Finalment, es pot considerar que la nostra possible incomprensió de la gravitació es remunta a la font, que la relativitat general mateixa ha de ser qüestionada.

Veure:

Capítol anterior: 6 Les propietats
Capítol següent: 8 La recerca de la prova experimental 1

Ho he vist aquí.

Dossier. La matèria fosca; 8 Testejar els models estàndards

En aquest dossier es presenten les diferents pistes que porten a la hipòtesi de la matèria fosca, així com diverses propostes que s'han fet per intentar dilucidar-ne la naturalesa.

Una primera manera d'abordar el problema de la matèria fosca és garantir que les teories que fem servir siguin vàlides. Per descomptat, ningú espera als astrofísics per això, però la matèria fosca dóna una nova motivació per a aquestes proves.

Clic a l'imatge per engrandir. Noves partícules. Crèdit: vchalup, Adobe Stock

En particular, hem esmentat anteriorment que les extensions del model estàndard va predir l'existència de noves partícules. D'altra banda, s'ha proposat que les lleis de la gravitació que fem servir no són correctes. Per tant, convé provar aquestes dues teories.

Tests de models alternatius de física de partícules

En primer lloc, les extensions del model estàndard de la física de partícules, les mateixes que suggereixen l'existència de noves partícules, també prediuen altres fenòmens nous. En particular, alguns modes de desintegració de partícules estan prohibits pel model estàndard, però permesos per les seves extensions, la qual cosa fa que la recerca d'aquests "nous" modes sigui una prova ideal. Per exemple:

- Les teories de la gran unificació prediuen que el protó és una partícula inestable, és a dir que es pot desintegrar espontàniament en altres partícules, després d'un temps suficientment llarg. Aquest esdeveniment no s'ha observat mai, fet que permet donar un límit inferior a la vida útil del protó. Si aquesta desintegració és possible, és un esdeveniment rar. S'estableixen experiments específics per detectar aquests esdeveniments.

- També són possibles nous modes de desintegració per a altres partícules. La seva investigació sobre esdeveniments observats en acceleradors/col·lisionadors de partícules constitueix un camp d'investigació molt actiu en aquest domini.

Els tests de precisió de la relativitat general

Hem esmentat la possibilitat que les lleis de la gravitació difereixen de les utilitzades. Una primera manera de provar aquesta hipòtesi és provar la relativitat general. S'estableixen diversos experiments per fer-ho. Per exemple:

- Gravity Probe B: un magnífic experiment que consisteix a estudiar els moviments de giroscopis embarcats en un satèl·lit en òrbita al voltant de la Terra.

- Ones gravitacionals: VIRGO (a terra, en fase de calibratge), LIGO (a terra, a l'inici de l'activitat), LISA (satèl·lit, en projecte).

Clic a l'imatge per engrandir. Gravity Probe B, satèl·lit americà.

 

Proves de gravitació a petites escales espacials

Entre les modificacions de la gravitació que hem esmentat, diverses prediuen modificacions de la llei de Newton a petites distàncies (dimensions addicionals) o a petites acceleracions (Mond, sigles en anglès de Dinàmica Newtoniana MOdificada). Per tant, és adequat provar la gravitació en aquestes condicions, però aquests són experiments molt difícils d'implementar, perquè la gravitació queda gairebé completament emmascarada per les altres forces.

Veure:

Capítol anterior: 7 Els candidats
Capítol següent: 9 Detectar la matèria fosca

Ho he vist aquí.

Una galàxia distant descoberta pel Webb desafia la cosmologia?

Una galàxia espiral barrada distant descoberta pel James Webb desafia la cosmologia?

Des de fa uns anys, el telescopi espacial James Webb ha estat revelant galàxies distants que van escapar del telescopi Hubble, deixant perplexos els cosmòlegs que es pregunten si podrien ser la punta de l'iceberg d'una revolució en cosmologia. Aquest també és el cas de la galàxia anomenada M1149-BSG-z5, que també està batent rècords

Clic a la imatge per engrandir. NGC 1300, una galàxia espiral barrada. Imatge presa pel Telescopi Espacial Hubble (HST). NGC 1300, situada a 69 milions d'anys llum de distància a la constel·lació d'Eridà, és una d'aquelles galàxies amb una gran barra central. Aquesta barra conté una espiral de 3.300 anys llum de diàmetre. Els gasos de la galàxia són atrets cap a l'interior, cap a la barra, i després cap a l'espiral interior, on alimenten un forat negre. Tanmateix, el centre de la galàxia no està actiu, cosa que suggereix que el forat negre central no està acumulant matèria actualment. La llum de les estrelles i la pols apareix blava. La llum dels cúmuls estel·lars està ressaltada pel vermell de l'hidrogen. Aquesta imatge és una composició de dues imatges preses per la càmera ACS. Crèdit: NASA, ESA i The Hubble Heritage Team STScI AURA 

Un tresor d'imatges del Telescopi Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA presenta retrats en l'infraroig proper i mitjà de 19 galàxies espirals que s'enfronten. Aquesta nova i exquisida sèrie d'imatges mostra estrelles, gas i pols a les escales més petites mai observades més enllà de la nostra pròpia galàxia. Equips d'investigadors estan estudiant aquestes imatges per descobrir els orígens d'aquestes estructures complexes. L'anàlisi col·lectiva de la comunitat investigadora, en última instància, servirà de base per a les simulacions dels teòrics i farà avançar la nostra comprensió de la formació estel·lar i l'evolució de les galàxies espirals. Crèdit: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Lee (STScI), T. Williams (Oxford), equip PHANGS, E. Wheatley (STScI), N. Bartmann. Música: Stellardrone - Ascent

Va ser el 1925 que l'astrònom Edwin Hubble va ser el primer a proposar una classificació de galàxies que avui es coneix com la seqüència de Hubble, popularitzada en forma de diagrama en forma de diapasó. Mostrava notablement les galàxies espirals i el·líptiques.

Hubble creia que el seu diagrama il·lustrava l'evolució de les galàxies. La idea bàsica era correcta, però no l'evolució precisa que ell preveia. No obstant això, la seva classificació incloïa, entre altres coses, subdivisions com ara les galàxies espirals barrades.

Clic a la imatge per engrandir. El diagrama de Hubble. Crèdit: Imatge lliure de drets, del text en català: Sci-Bit

Avui, el telescopi espacial James Webb (JWST) ens permet sondejar estrats de llum més profunda de l'Univers que el seu predecessor, el telescopi Hubble, i ens permet observar i incloure a la classificació Hubble galàxies distants les estructures de les quals no eren visibles amb Hubble, a causa de la manca de resolució suficient.

Un equip internacional liderat per Xiaohan Wang de la Universitat de Tsinghua va anunciar a través d'un article d'accés obert a arXiv que havien descobert amb el JWST la galàxia espiral barrada més distant coneguda fins ara.

Clic a la imatge per engrandir. Imatge composta en fals color de M1149-BSG-z5, creada a partir de dades d'imatges JWST adquirides mitjançant els filtres F090W+F115W+F150W (blau), F200W+F277W+F300M (verd) i F356W+F410M+F444W (vermell). La banda de la part inferior esquerra indica la mida angular de la imatge en segons d'arc. Crèdit: Wang et al., 2026.

Una galàxia espiral barrada que no hauria d'existir?

Va ser designat M1149-BSG-z5, té una canvi cap al vermell de 5,1, cosa que la situa a l'Univers primerenc, en un moment proper a l'era de reionització, menys de mil milions d'anys després del Big Bang, el període en què les primeres generacions d'estrelles i els forats negres supermassius darrere dels nuclis actius galàctics alteraven l'estat de l'univers ionitzant l'hidrogen neutre que havia omplert l'espai després del final del Big Bang.

M1149-BSG-z5 sorprèn als astrofísics i cosmòlegs perquè ja és gran i està evolucionada químicament, i conté elements pesants sintetitzats per estrelles massives, per a la data en què s'observa al cosmos.

Sobretot, en aquella època, les distàncies entre galàxies eren més petites i, per tant, les interaccions entre galàxies eren més freqüents que en els darrers mil milions d'anys. Aquestes interaccions poden, a través de la seves forces de marea gravitacionals poden produir una estructura semblant a una barra en el fluid autogravitatori de les estrelles d'una galàxia, però aquestes interaccions també la poden desestabilitzar. Per tant, s'esperava que s'observessin poques galàxies espirals barrades a l'Univers distant.

En resum, com va poder aparèixer una galàxia espiral barrada tan organitzada quan l'Univers encara era tan jove?

Per tant, no se sap ben bé si M1149-BSG-z5, i altres grans galàxies observades primerenques pel JWST, són compatibles amb el Model Cosmològic Estàndard. Hauríem de prescindir de matèria fosca en benefici de la Teoria de Mond, Per exemple?

Ho he vist aquí.

La matèria fosca podria estar brillant al centre de la nostra galàxia

Clic a la imatge per engrandir. Les observacions de Fermi mostren un excés de raigs gamma al cor de la Via Làctia. En aquest fotomuntatge, estan superposats en fals color sobre una imatge d'ona visible. Crèdit: NASA.

 

Fa gairebé 15 anys, les observacions de raigs gamma suggerien que existia matèria fosca en descomposició al cor de la nostra Via Làctia. Noves proves han reviscut el debat sobre la validesa d'aquesta evidència de l'existència d'aquesta matèria exòtica postulada per la cosmologia moderna.

Àudio en francès. Segons càlculs i observacions, hi ha una gran quantitat de matèria invisible a l'espai. Aquesta massa misteriosa, anomenada matèria fosca, continua sent un enigma amb el qual molts investigadors encara s'enfronten avui dia. Com a part de la seva sèrie de vídeos "Preguntes d'experts" sobre física i astrofísica, l'editorial De Boeck va entrevistar Richard Taillet¹, investigador del LAPTh, per explicar-nos més sobre aquesta matèria fosca.

La saga de la matèria fosca té alguns girs i tombs nous en aquest moment. Hi ha algunes especulacions sobre si podria ser de color després de tot, i finalment, una publicació a la reconeguda revista Physical Review Letters revisa una pregunta que s'ha fet sobre les observacions fetes durant més d'una dècada en astronomia de raigs gamma.

La publicació en qüestió també existeix com a article d'accés obert a arXiv. Està feta per un equip d'astrofísics i cosmòlegs, entre els quals el famós cosmòleg britànic Joseph Silk (conegut pels seus populars treballs sobre el Big Bang, la matèria i l'energia fosca), professor de física i astronomia a la Universitat Johns Hopkins i investigador a l'Institut d'Astrofísica de la Universitat de la Sorbona, i que era molt conegut pel difunt Richard Taillet.

Aquesta és una possible reinterpretació de les observacions fetes amb el telescopi espacial de raigs gamma Fermi de la NASA utilitzant noves simulacions numèriques motivat per les observacions d'un altre telescopi espacial, però de l'ESA, ja que és el resultat de la missió Gaia que va observar la Via Làctia.

Però abans d'arribar-hi, uns quants recordatoris del que ja s'ha explicat fa molt de temps serà útil.

Per què necessitem la matèria fosca?

Arribem sempre a no poder fer néixer prou ràpid en el cosmos observable les galàxies sense matèria fosca, i les partícules que la componen també són un ingredient fonamental a través dels filaments que formen col·lapsant gravitacionalment per fer créixer les galàxies (com va explicar el cosmòleg Romain Teyssier a Futura). Les observacions de Planck pel que fa a la radiació fòssil també són incomprensibles fins ara sense la matèria fosca.

Però, com el seu nom indica, les partícules de matèria fosca no irradien llum, o si més no molt poca, el que implica que han de ser neutres o amb una càrrega molt feble. Sabem que aquesta matèria no pot estar composta completament, ni remotament, de partícules del model estàndard en física d'alt nivell d'energia, perquè això contradiria els càlculs i les observacions relatives a la nucleosíntesi primordial, que proporciona les abundàncies dels nuclis d'hidrogen, de heli i els seus isòtops al final del Big Bang. Una part molt petita de la matèria fosca es troba en la forma dels neutrins del model estàndard, i es podria esmentar el fet que una part dels protons del Big Bang també s'amaga en els filaments de matèria que connecten les galàxies i cúmuls de galàxies.

Però, com podem demostrar l'existència d'aquestes partícules de matèria fosca en el cosmos observable si no irradien o irradien molt poc?

Es podria pensar que la matèria fosca només es fa senyals a si mateixa a través de la força gravitatòria que exerceix, més important que el de les masses en forma de barions ja que la seva contribució a les masses de les galàxies i els cúmuls de galàxies és més gran. Però diversos models teòrics d'aquestes partícules exòtiques, mai abans vistes en acceleradors o detectors enterrats a la Terra, mostren que, tanmateix, poden ser indirectament responsables d'emissions de radiació.

Aquest vídeo comença amb una immersió cap al centre de la Via Làctia amb imatges preses en el rang visible. Acaba superposant aquestes imatges amb les preses en el domini dels raigs gamma amb els instruments de Fermi. Mostren una regió d'uns 5.000 anys llum de diàmetre que és particularment brillant en falsos colors. El vermell indica la brillantor màxima. Crèdit: NASA, YouTube

Fotons gamma produïts per l'aniquilació de la matèria fosca

En aquest cas, es tracta de fotons raigs gamma que es produirien per l'aniquilació de parells de partícules i antipartícules de matèria fosca. La idea és antiga, ja que es va formular per primera vegada a finals dels anys setanta.

De fet, durant anys ens hem estat preguntant sobre els excessos de raigs gamma que el telescopi espacial de raigs gamma Fermi detecta al centre de la Via Làctia i de la Galàxia d'Andròmeda.

Els models de matèria fosca tendeixen a predir la seva acumulació al cor de les galàxies. La densitat de matèria fosca allà esdevé més alta que a l'halo esfèric que se suposa que banya les galàxies i explica els moviments ràpids d'estrelles i del gas a la vora de les galàxies (podem intentar prescindir de la matèria fosca modificant les lleis de la mecànica celeste newtoniana amb MOND (sigles en anglès de dinàmica newtoniana modificada), però això no és sense plantejar problemes), les trobades entre partícules de matèria fosca que poden conduir a la seva aniquilació són més nombroses i, per tant, la radiació que produeixen aquestes col·lisions, potser, seria més intensa.

No obstant això, el 2015, un equip de físics nord-americans del MIT i de la Universitat de Princeton havien presentat un argument preocupant contra aquesta explicació de l'excés de raigs gamma detectats per Fermi al cor de la Via Làctia.

Fermi, supernoves i púlsars de raigs gamma. Per obtenir una traducció al català força precisa, feu clic al rectangle blanc de la cantonada inferior dreta. Aleshores haurien d'aparèixer els subtítols en anglès. A continuació, feu clic a l'asterisc a la dreta del rectangle, després a "Subtítols" i finalment a "Traduir automàticament". Trieu "Català". Crèdit: NASA Goddard.

Emissions gamma contínues o discretes?

El raonament era el següent. Sabem que les explosions de supernoves i estrelles de neutrons, que es poden detectar en forma de púlsars, són fonts importants de raigs gamma. Tenim dificultats per observar l'aparició d'aquestes fonts al bulb de la Via Làctia, perquè els núvols de gas i pols —que s'interposen entre nosaltres i el cor de la Galàxia— absorbeixen part de les diverses radiacions produïdes per l'estrelles que hi ha. Per tant, es podria suposar que l'excés d'emissions gamma observades al centre de la Via Làctia només eren el producte d'una gran població de púlsars la presència dels quals no s'havia establert prèviament.

Per intentar diferenciar entre les dues hipòtesis, partícules de matèria fosca o púlsars, els astrofísics havien construït un model per interpretar les observacions de Fermi. En poques paraules, si les emissions de raigs gamma són la signatura d'una distribució de matèria fosca, un mapa prou precís d'aquestes emissions hauria de mostrar que varien de manera força suau i contínua.

Per contra, una població de púlsars, quan s'amplien aquestes emissions, hauria de produir un mapa amb grups, cadascun associat a un púlsar. El 2015, utilitzant el seu model per analitzar els senyals de Fermi, els investigadors van concloure que la hipòtesi del púlsar era fortament afavorida.

Però aquí arriben les noves contribucions de Joseph Silk i els seus col·legues.

Gaia ens va ensenyar que la història de la Via Làctia ha estat marcada per esdeveniments turbulents en forma de col·lisions amb petites galàxies nanes que absorbia. Per tant, no hauríem d'esperar una concentració tan regular de matèria fosca al bulb galàctic com es va predir inicialment. Tenint en compte la informació proporcionada per GAIA, els investigadors van utilitzar simulacions amb superordinadors per predir amb més precisió la forma de la distribució de la matèria fosca al cor de la nostra galàxia.

Suposant, per tant, que aquesta matèria està ben descrita per teories que també preveuen la possibilitat que produeixi indirectament radiació gamma, trobem que la hipòtesi del púlsar només està a l'alçada de la matèria fosca a l'hora d'explicar les observacions del telescopi Fermi.

De fet, anem encara més enllà. Les properes observacions en el marc de l'astronomia gamma, que aviat seran possibles gràcies a l'Observatori Cherenkov Telescope Array,  podrien acabar decidint entre les dues hipòtesis. El CTAO hauria d'oferir imatges del cel amb una sensibilitat i resolució angular deu vegades més gran que els observatoris actualment en funcionament (HESS, Magic, Veritas).

Ho he vist aquí