Il sole ha un cuore di materia oscura?

C'è qualcosa che non va nel nostro Sole. O piuttosto, c'è qualcosa che non va nelle nostre teorie sulla composizione e sul comportamento del Sole—le teorie che sono riconosciute dalla comunità scientifica come modello solare standard. Questo modello, che è in parte basato sulle osservazioni spettroscopiche della fotosfera del sole (lo strato che irradia luce) offre delle importanti informazioni sulla temperatura, la densità e la composizione chimica della nostra fornace solare locale.

Tuttavia, osservazioni più recenti delle onde di pressione interne al Sole rivelano una discrepanza non ignorabile: la turbolenta zona di convezione del Sole dovrebbe contenere più elementi pesanti, circa il 10 percento in più. Dai calcoli risultano troppo elio e idrogeno.

Secondo un nuovo paper di un team di astrofisici della Durham University, questo mancanza potrebbe essere spiegata dalla presenza di una certa varietà di materia oscura conosciuta come materia oscura asimmetrica debolmente interagente. Questa è una versione del misterioso materiale che ha al suo interno una porzione più bassa di antimateria oscura. Questo fa sì che le collisioni tra materia e antimateria siano abbastanza controllate da permettere che la materia rimanga nei pressi del Sole per lunghi periodi.

Inoltre, diversamente da molte forme di materia oscura teorizzate, questa può interagire con la materia normale attraverso trasferimenti di momento, man mano che le particelle di materia oscura collidono con le particelle di materia normale. Questo permetterebbe alla materia oscura di poter trasportare il calore dalle viscere più profonde del Sole fino alla sua superficie. Questo, sostengono gli scienziati, potrebbe spiegare la discrepanza tra le osservazioni spettroscopiche e osservazioni eliosismiche (onde di pressione/acustiche.)

Considerando che la massa di una particella di antimateria si aggira sui 3 GeV—estremamente poco se comparati ai 100 GeV delle WIMP di materia oscura—queste particelle sarebbero l'elemento perfetto per spiegare la discrepanza osservata.

"Ci sono probabilmente molte particelle possibili che produrrebbero questa interazione, ma non è ancora chiaro in che modo ciascuna di esse potrebbe funzionare quando si vanno a guardare i dettagli," ha detto a Physics World Aaron Vincent, l'autore principale del nuovo studio. "Siamo molto vicini a scoprire se questa sia una traccia di materia oscura o se ci siamo imbattuti in qualcosa che matematicamente sembra materia oscura ma è qualcosa di più rarefatto che si trova nel Sole."

Inoltre è un problema che va molto più in là del nostro Sole. La materia oscura asimmetrica, che è diventata oggetto d'indagine soltanto negli ultimi anni, potrebbe avere una risposta sul più grande mistero dell'universo: perché tutto esiste? Se l'abbondanza di materia e antimateria nell'universo fosse simmetrica (quindi la creazione di materia risultasse nella creazione di uguali quantità di antimateria), avrebbe annichilito se stessa.

La materia oscura che interagisce in modo diverso con materia e antimateria potrebbe aiutare a spiegare l'avanzo di materia "normale" che oggi conosciamo come esistenza.

Il paper, "A possible indication of momentum-dependent asymmetric dark matter in the Sun," può essere consultato su arXiv.