Venti di materia oscura influenzati dalla gravità del Sole

Simulazione ad alta risoluzione della Via Lattea, usata per misurare la quantità di materia oscura presente vicino al Sole. (Photocredit: Dr. A. Hobbs).

Un paio di anni fa avevo parlato del disco di materia oscura che sta intorno al Sole. Oggi, i cacciatori di materia oscura devono armarsi di calendario! Il Sole e il sistema solare intero orbitano attorno alla Via Lattea e attraversano ciclicamente vere e proprie regioni di materia oscura. Gli scienziati pensano che questo movimento continuo possa generare veri e propri venti di materia oscura che, forse, è possibile rilevare, dato che la gravità solare potrebbe anche subire oscillazioni correlative alla cattura delle WIMPs sulla Terra.

Più in dettaglio, secondo alcuni astrofisici il tasso delle interazioni rilevabili nei nostri laboratori sotterranei tra le WIMPs e i nuclei atomici usati come loro cartine di tornasole dovrebbero essere speculari ai periodi in cui questi venti di WIMPs influiscono maggiormente sul campo gravitazionale del Sole. 

Questa rappresentazione artistica mostra la Via Lattea. L’alone blu di materia che circonda la galassia indica la distribuzione prevista per la misteriosa materia oscura. (Photocredit: ESO/L. Calçada).

Come ho già accennato altrove, secondo alcune interpretazioni le correnti di WIMPs dovrebbero “soffiare” di più nel mese di giugno che nel mese di dicembre – l’orbita della Terra intorno al Sole sarebbe una sorta di finestra per modulare i flussi di questi venti. Ma la novità maggiore riportata da questo studio pubblicato su Physical Review Letters potrebbe essere il recupero di un fenomeno sottovalutato fino ad oggi: la distorsione delle traiettorie delle particelle di materia oscura a causa del campo gravitazionale del Sole.

Samuel Lee e colleghi, in forza al Princeton Center for Theoretical Sciences, New Jersey, hanno analizzato come la presenza del Sole influenza il percorso  del vento di materia oscura nel corso di un anno: nel mese di settembre la Terra è di fronte al Sole, ed è completamente esposta al vento. In primavera, invece, è sul lato opposto del Sole e il vento materia oscura deve prima attraversare il campo gravitazionale della stella, che funzionerebbe come una gigantesca lente che concentra in direzioni ben definite il flusso di materia oscura.

I calcoli effettuati dimostrano che questa lente gravitazionale non dovrebbe influenzare significativamente l’ampiezza della modulazione ma potrebbe alterare la sua fase, causando picchi massimi e minimi nel flusso del vento influenzandolo per periodi  abbastanza lunghi, fino a diverse settimane. Gli autori mostrano che l’effetto dovrebbe essere rilevante per la nostra possibilità di intercettare le WIMPs, calendari alla mano, ovviamente.

Paper di riferimento:

Samuel K. Lee, Mariangela Lisanti, Annika H. G. Peter, Benjamin R. Safd, Effect of Gravitational Focusing on Annual Modulation in Dark-Matter Direct-Detection Experiments, in Physical Review Letters 112, 011301 (2014).

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