La sfida di Einstein – Un nuovo studio suggerisce che la materia oscura interagisce con la gravità in modo non locale

Un recente studio della SISSA propone un nuovo modello per l’interazione non locale tra materia oscura galattica e gravità.

Isaac Newton descrisse la sua teoria della gravità come una forza che agisce istantaneamente attraverso lo spazio: un pianeta percepisce istantaneamente gli effetti di un altro corpo astronomico, indipendentemente dalla distanza tra loro. Questo aspetto ispirò Einstein a creare la sua famosa teoria della relatività generale, in cui la gravità diventa una distorsione locale dello spazio-tempo.

Il principio di località afferma che un oggetto è influenzato direttamente solo da ciò che lo circonda: gli oggetti distanti non possono comunicare istantaneamente, conta solo ciò che è qui e ora. Tuttavia, nell’ultimo secolo, con la nascita e lo sviluppo della meccanica quantistica, i fisici hanno scoperto che i fenomeni non locali non solo esistono, ma sono fondamentali per comprendere la natura della realtà.

Ora, un nuovo studio della SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, recentemente pubblicato su IL Giornale astrofisicoSottolinea che la materia oscura, una delle componenti più misteriose dell’universo, interagisce con la gravità in modo non locale. Secondo gli autori, Ph.D. Gli studenti Francesco Benetti e Giovanni Gandolfi, insieme al loro supervisore Andrea Labbe, la scoperta potrebbe fornire una nuova prospettiva sulla natura ancora inspiegata della materia oscura.

La materia oscura è una componente fondamentale della natura: è responsabile della creazione delle strutture che osserviamo oggi nell’universo e circonda la materia luminosa nelle galassie, contribuendo al movimento delle stelle che vediamo nel cielo. Tuttavia, la natura della materia oscura, e soprattutto la sua interazione con la gravità nelle galassie più piccole, rimane un mistero.

“Negli ultimi decenni la comunità scientifica ha compiuto grandi sforzi per comprendere questi misteriosi fenomeni, ma molte domande rimangono senza risposta. Per esplorare la natura della materia oscura e la sua interazione con la gravità, potrebbe essere necessario un nuovo approccio. Una nuova ricerca della SISSA ha meticolosamente esplorato questo percorso interessante.

Lo studio propone un nuovo modello per l’interazione non locale tra la materia oscura e la gravità di una galassia: “È come se tutta la materia nell’universo dicesse alla materia oscura nella galassia come muoversi”, affermano gli autori.

Per modellare questa regione non locale è stato utilizzato il calcolo frazionario, uno strumento matematico sviluppato per la prima volta nel XVII secolo e che recentemente ha trovato applicazioni in vari campi della fisica. La potenza di questo calcolo non è stata mai testata prima in astrofisica.

“Ci siamo chiesti se il calcolo frattale potesse essere la chiave per comprendere la natura misteriosa della materia oscura e la sua interazione con la gravità, e sorprendentemente, i risultati sperimentali su migliaia di galassie di diverso tipo hanno mostrato che il nuovo modello descrive il movimento delle stelle in modo più accurato rispetto a quello standard. teoria”, spiegano gli autori. per la gravità.

Questo non-spazio sembra manifestarsi come comportamento collettivo delle particelle di materia oscura all’interno di un sistema confinato, rivelandosi particolarmente importante nelle galassie su piccola scala. Una comprensione completa di questo fenomeno può avvicinarci alla verità sulla materia oscura.

Tuttavia, ci sono ancora molte domande a cui è necessario rispondere. Come appare esattamente la non localizzazione? E quali sono le sue implicazioni all’interno di strutture più grandi, come gli ammassi di galassie, o nel fenomeno della lente gravitazionale, che ci permette di osservare corpi celesti distanti?

Inoltre, sarà necessario rivisitare il Modello Standard della cosmologia dato questo nuovo meccanismo.

Saranno condotti ulteriori studi per esplorare tutte queste implicazioni e altro ancora.Non saremmo sorpresi di scoprire che altre domande irrisolte sull’universo possono essere risolte con la nonlocalità recentemente proposta.

I progressi nella comprensione della natura della materia oscura rappresentano un passo importante verso una migliore comprensione del nostro universo. La ricerca continua continua a fornire nuove prospettive e ad avvicinarci a una comprensione globale dei fenomeni che ci circondano.

Riferimento: “Dark Matter in Fractional Gravity. I. Esperimenti astrofisici su scale galattiche” di Francesco Benetti, Andrea Labpi, Giovanni Gandolfi, Paolo Salucci e Luigi Danese, 31 maggio 2023, disponibile qui. Giornale astrofisico.
doi: 10.3847/1538-4357/acc8ca