Astronomers have created the largest ever map of dark matter (Gli astronomi hanno creato la più grande mappa della materia oscura) -

 

By New Scientist and Press Association – NEWSLETTERS - PHYSICS 28 May 2021

Original English Version

Translation Into Italian

The map shows the pattern of dark matter in the universe  N. Jeffrey/Dark Energy Survey collaboration Researchers have created the largest ever map of dark matter, the invisible material thought to account for 80 per cent of the total matter in the universe.  As matter curves space-time, astronomers are able to map its existence by looking at light travelling to Earth from distant galaxies. If the light has been distorted, this means there is matter in the foreground, bending the light as it comes towards us.   The Dark Energy Survey (DES) team used artificial intelligence to analyse images of 100 million galaxies, looking at their shape to see if they have been stretched. The new map, pictured above, is a representation of all matter detected in the foreground of the observed galaxies and covers a quarter of the southern hemisphere’s sky.    Niall Jeffrey at University College London, part of the DES team, says: “Most of the matter in the Universe is dark matter. It is a real wonder to get a glimpse of these vast, hidden structures across a large portion of the night sky.”  “In our map, which mainly shows dark matter, we see a similar pattern as we do with visible matter only, a web-like structure with dense clumps of matter separated by large empty voids,” he said. “Observing these cosmic-scale structures can help us to answer fundamental questions about the universe.”   For decades astronomers have suspected there is more material in the universe than we can see. Dark matter, like dark energy, remains mysterious, but its existence is inferred from galaxies behaving in unpredicted ways. For instance, the fact that galaxies stay clustered together, and that galaxies within clusters move faster than expected.    Ofer Lahav at UCL and also part of the DES team says: “Visible galaxies form in the densest regions of dark matter. When we look at the night sky, we see the galaxy’s light but not the surrounding dark matter, like looking at the lights of a city at night. By calculating how gravity distorts light, a technique known as gravitational lensing, we get the whole picture, both visible and invisible matter.”    New analysis of the first three years of the survey by DES scientists suggests matter is distributed throughout the universe in a way that is consistent with predictions in the standard cosmological model, the best current model of the universe. But researchers also found hints, as with previous surveys, the universe may be a few per cent smoother than predicted.    Read more: https://www.newscientist.com/article/2278932-astronomers-have-created-the-largest-ever-map-of-dark-matter/#ixzz6wWTUqqNU

La mappa mostra lo schema della materia oscura nell'universo  Collaborazione N. Jeffrey/Dark Energy Survey  I ricercatori hanno creato la più grande mappa mai vista della materia oscura, il materiale invisibile che si pensa rappresenti l'80% della materia totale nell'universo. Mentre la materia curva lo spazio-tempo, gli astronomi sono in grado di mappare la sua esistenza osservando la luce che viaggia verso la Terra da galassie lontane. Se la luce è stata distorta, significa che c'è la materia in primo piano, che piega la luce mentre viene verso di noi.   Il team di Dark Energy Survey (DES) ha utilizzato l'intelligenza artificiale per analizzare le immagini di 100 milioni di galassie, osservando la loro forma per vedere se sono state allungate. La nuova mappa, nella foto sopra, è una rappresentazione di tutta la materia rilevata in primo piano nelle galassie osservate e copre un quarto del cielo dell'emisfero meridionale.  Niall Jeffrey dell'University College London, parte del team DES, afferma: “La maggior parte della materia nell'Universo è materia oscura. È una vera meraviglia dare un'occhiata a queste vaste strutture nascoste in gran parte del cielo notturno". "Nella nostra mappa, che mostra principalmente la materia oscura, vediamo uno schema simile a quello che vediamo solo con la materia visibile, una struttura simile a una ragnatela con densi grumi di materia separati da grandi vuoti", ha detto. "L'osservazione di queste strutture su scala cosmica può aiutarci a rispondere a domande fondamentali sull'universo". Per decenni gli astronomi hanno sospettato che ci fosse più materiale nell'universo di quanto possiamo vedere. La materia oscura, come l'energia oscura, rimane misteriosa, ma la sua esistenza è dedotta dal comportamento delle galassie in modi imprevisti. Ad esempio, il fatto che le galassie rimangano raggruppate insieme e che le galassie all'interno degli ammassi si muovano più velocemente del previsto.   Ofer Lahav dell'UCL e anche parte del team DES afferma: “Le galassie visibili si formano nelle regioni più dense della materia oscura. Quando osserviamo il cielo notturno, vediamo la luce della galassia ma non la materia oscura circostante, come guardare le luci di una città di notte. Calcolando come la gravità distorce la luce, una tecnica nota come lente gravitazionale, otteniamo l'intera immagine, sia la materia visibile che quella invisibile.  Una nuova analisi dei primi tre anni dell'indagine da parte degli scienziati del DES suggerisce che la materia è distribuita in tutto l'universo in modo coerente con le previsioni del modello cosmologico standard, il miglior modello attuale dell'universo. Ma i ricercatori hanno anche trovato indizi, come con i sondaggi precedenti, l'universo potrebbe essere di qualche punto percentuale più liscio del previsto.   Leggi di più: https://www.newscientist.com/article/2278932-astronomers-have-created-the-largest-ever-map-of-dark-matter/#ixzz6wWTUqqNU

Comment: looking at the map you get the feeling (certainly not proof!) that dark matter has accumulated inside a large "black hole". If this had any scientific evidence, those who put forward the hypothesis that our universe behaves like a large black hole might be right? See the comment in the appendix to the post http://roccomorelli.blogspot.com/2021/03/verifica-sperimentalmente-la.html

Commento:  a guardare la mappa si ha la sensazione (non certo una prova!) che la materia oscura sia addensata all’interno di un grande “buco nero”.  Se questo avesse qualche prova scientifica, chi avanza l'ipotesi che il nostro universo si comporti come un grande buco nero potrebbe avere ragione? Vedasi il commento riportato in appendice al post http://roccomorelli.blogspot.com/2021/03/verificata-sperimentalmente-la.html

PLANCK STAR - Una ipotesi da investigare sperimentalmente

Non occorre essere un astrofisico per rimanere affascinati dall'ipotesi di una Planck Star leggendo le divulgative  "Sette brevi lezioni di fisica" di Carlo Rovelli (edizioni Adelphi) e poi il suo paper specifico sull’argomento, insieme a Francesca Vidotto,  ( vedi : arXiv:1401.6562v4  [gr-qc]  8 Feb 2014 reperibile al link https://arxiv.org/abs/1401.6562).

Per introdurre il concetto di Planck Star si riporta qui di seguito la traduzione del sommario del paper citato, presente su arxiv.

Sommario 

Una stella che collassa gravitazionalmente può raggiungere un ulteriore stadio della sua vita, in cui la pressione quantistica-gravitazionale contrasta il peso. La durata di questa fase è molto breve nel tempo esatto della stella, producendo un rimbalzo, ma estremamente lunga vista dall'esterno, a causa dell'enorme dilatazione gravitazionale del tempo. Poiché l'inizio degli effetti quantistici-gravitazionali è governato dalla densità di energia, non dalla dimensione, in questa fase la stella può essere molto più grande del (l'oggetto) planckiano. L'oggetto che emerge alla fine dell'evaporazione di Hawking di un buco nero può quindi essere più grande del(l'oggetto) planckiano di un fattore (m / mP)^n, dove m è la massa caduta nel buco, mP è la massa di Planck e n è positivo . Consideriamo argomenti per n = 1/3 e per n = 1. Non vi è alcuna violazione della causalità o propagazione più rapida della luce. L'esistenza di questi oggetti allevia il paradosso delle informazioni (perdute) in un buco nero. Ancora più interessante, questi oggetti potrebbero avere un interesse astrofisico e cosmologico: producono un segnale rilevabile, di origine gravitazionale quantistica, intorno alla lunghezza d'onda di 10-14 cm.

Difronte ad una formulazione di questo genere che dà indicazioni per la verifica sperimentale, si dovrebbe scatenare la caccia alla Planck Star (e forse si è già scatenata) alla ricerca di quella frequenza indicata da Rovelli e Vidotto.

Alcuni Interrogativi

Nel collasso di oggetti supermassivi gli effetti di marea "sbriciolano" letteralmente la materia che "cade " su di essi prima di essere incorporata . Ma quella materia è dotata anche di energia cinetica dovuta a forti accelerazioni che può essere dissipata ( per es. attraverso effetti radiativi, o per urti, variazioni di momento angolare, etc.), ma non può andare "perduta" e deve figurare in un eventuale bilancio energetico che confronti l'energia totale prima e dopo il collasso. Nella fattispecie, invece, si parla solo di densità di energia e di un "rimbalzo".

Sebbene l'ipotesi principale formulata nel paper sia che una stella così compressa non soddisferebbe più le equazioni classiche di Einstein, anche se enorme rispetto alla scala di Planck, ci si chiede, se l’energia "cinetica" di masse collassanti in una Planck Star in formazione (masse che altrove hanno dato prova di originare, con il loro moto e quindi con le loro accelerazioni, onde gravitazionali) non dovrebbero contribuire a determinare l’entità delle forze complessive (quantistiche e non, se ve ne sono!) necessarie a controbilanciare il collasso, superarlo e permettere il rimbalzo dal crunch al bang; ossia passando dalla fase di contrazione ad una nuova fase di espansione esplosiva. Questa energia ("cinetica" o "altra"), nel paper, sembra ignorata senza che ne siano esplicitate le ragioni (forse evidenti e date per scontate dagli addetti ai lavori, ma non evidenti per i neofiti che si dilettano con queste discipline!).  In caso affermativo, ossia nel caso in cui esse andrebbero considerate, si può parlare effettivamente di “rimbalzo” (che presuppone una “inversione” di senso del "moto" su un substrato elastico) oppure non sia più ragionevole pensare che il “rimbalzo” possa avvenire in una direzione qualsiasi dello spazio-tempo? In definitiva, ci si chiede se le densità di energia in gioco non siano di entità ancora superiori a quelle indicate e pertanto tali da rompere la stabilità di quel reticolo spazio-temporale che sembra esistere alla scala di Planck e letteralmente “forare” lo spazio-tempo sino a "rimbalzare" verso un nuovo universo, “creandolo”.

Possibility of a Planck Star

PLANCK STAR - A hypothesis to be experimentally investigated

One doesn't need to be an astrophysicist to be fascinated by the hypothesis of a Planck Star by reading the popular (in Italy) "Seven short physics lessons" by Carlo Rovelli (Adelphi editions) and then his specific paper on the subject, together with Francesca Vidotto, (see: arXiv: 1401.6562v4 [gr-qc] 8 Feb 2014 available at the link https://arxiv.org/abs/1401.6562 ).

The concept of Planck Star is summarized as follows in the cited paper, present on arxiv.

Summary

A star that collapses gravitationally can reach a further stage of its life, where quantum-gravitational pressure counteracts weight. The duration of this stage is very short in the star proper time, yielding a bounce, but extremely long seen from the outside, because of the huge gravitational time dilation. Since the onset of quantum-gravitational effects is governed by energy density ---not by size--- the star can be much larger than planckian in this phase. The object emerging at the end of the Hawking evaporation of a black hole can then be larger than planckian by a factor (m/mP)ⁿ, where m is the mass fallen into the hole, mP is the Planck mass, and n is positive. We consider arguments for n=1/3 and for n=1. There is no causality violation or faster-than-light propagation. The existence of these objects alleviates the black-hole information paradox. More interestingly, these objects could have astrophysical and cosmological interest: they produce a detectable signal, of quantum gravitational origin, around the 10⁻¹⁴cm wavelength.

In front of a formulation of this kind that gives indications for the experimental verification, the hunting of the Planck Star should be unleashed (and perhaps it has already been unleashed)  in search of that frequency indicated by Rovelli and Vidotto.

Opinions are welcome on

Some Questions

In the collapse of supermassive objects the tidal effects "literally crumble" the matter that "falls" on them before being incorporated. But that matter is also endowed with kinetic energy due to strong accelerations that can be dissipated (for example through radiative effects, or by shocks, changes in angular momentum, etc.), but cannot go "lost" and must appear in a possible energy balance that compares the total energy before and after the collapse. In this case, instead, we speak only of energy density and a "rebound".

Although the main hypothesis formulated in the paper is that such a compressed star would no longer satisfy Einstein's classical equations, even if enormous with respect to the Planck scale, one wonders if the "kinetic" energy of collapsing masses in a Planck Star in formation (masses that elsewhere have proven to originate, with their motion and therefore with their accelerations, gravitational waves) should not contribute to determining the amount of the overall forces (quantum and otherwise, if there are any!) counterbalance the collapse, overcome it and allow the rebound from the crunch to the bang; that is passing from the phase of contraction to a new phase of explosive expansion. This energy ("kinetic" or "other"), in the paper, seems to be ignored without explaining the reasons (perhaps evident and taken for granted by the experts, but not evident for the neophytes like me, who delight in these disciplines!). In the affirmative case, that is to say in the case in which they should be considered, one can actually speak of "rebound" (which presupposes a "reversal" of sense of "motion" on an elastic substrate) or it is no longer reasonable to think that the "rebound" can it take place in any direction of space-time? Ultimately, one wonders if the energy densities involved are not even greater than those indicated and therefore such as to break the stability of that space-time lattice that seems to exist at the Planck scale and literally "pierce" the space- time to "bounce" towards a new universe, "creating it"?

Many thanks for any consideration and comment that anybody will deem to give about my questions.