Una nuova e misteriosa osservazione della materia oscura lascia perplessi gli scienziati

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La materia oscura rappresenta uno dei più grandi misteri della fisica moderna da oltre 50 anni. Nonostante costituisca circa un quarto della massa dell’universo, resta invisibile ai telescopi perché non emette né riflette alcun tipo di radiazione.

Un gruppo di scienziati provenienti dalla Johns Hopkins e dal Leibniz Institute for Astrophysics, sostiene d’aver trovato finalmente la prova più convincente della sua esistenza. La chiave sarebbe stata ben nascosta per tutto questo tempo nel bagliore di raggi gamma proveniente dal centro della nostra galassia: la Via Lattea.

Secondo uno studio pubblicato su Physical Review Letters, il bagliore potrebbe essere prodotto dallo scontro tra particelle di materia oscura, che rilascerebbe energia sotto forma di radiazione ad alta frequenza. Se confermato, sarebbe la prima prova diretta dell’esistenza della materia oscura.

Il bagliore della Via Lattea

Dal 2008, il satellite Fermi della NASA osserva il cielo in raggi gamma, così da costruire una mappa dettaglia della galassia. Sottoponendo i dati a un’attenta analisi, i ricercatori hanno individuato un’anomalia: una luminescenza diffusa nel cuore della Via Lattea. Qualcosa di non associabile ad alcuna sorgente visibile.

Due le ipotesi principali avanzate negli anni:

• potrebbe derivare dai nuclei rotanti di stelle morenti (pulsar a millisecondi);
• potrebbe derivare dalle collisioni tra particelle di materia oscura.

Fino a oggi, la seconda spiegazione era stata messa in dubbio da un’incongruenza. La distribuzione simulata della materia oscura non coincideva con quella della radiazione osservata. Tuttavia, la nuova ricerca ha ribaltato la prospettiva.

Le simulazioni mostrano che, nel corso di miliardi di anni, questo processo ha aumentato la densità di materia oscura nel nucleo galattico, favorendo un numero crescente di collisioni tra particelle. Il risultato? Una distribuzione “appiattita”, non sferica, perfettamente coerente con il profilo del bagliore osservato dal satellite Fermi.

“Una delle principali difficoltà era proprio la discrepanza tra i modelli e i dati reali”, spiega Muru, uno dei coordinatori della ricerca. “Abbiamo scoperto che l’errore derivava dall’assumere una simmetria sferica attorno al centro galattico. In realtà, la nostra simulazione mostra che la materia oscura è più concentrata e schiacciata”.

Una scoperta che cambia la fisica

Sebbene non si tratti ancora di una prova definitiva, la nuova analisi sposta l’ago della bilancia in favore della materia oscura. Le caratteristiche del bagliore gamma osservato sembrano infatti meno compatibili con pulsar o stelle di neutroni rotanti, e più coerenti con la radiazione prodotta da interazioni tra particelle sconosciute.

“Non è ancora una pistola fumante”, avverte Muru, “ma è un passo avanti verso la comprensione della materia oscura”.

Il professor Silk guarda già al futuro: “La nostra grande speranza è che il nuovo Cherenkov Telescope Array (CTA) in costruzione in Cile possa risolvere definitivamente il mistero”.

Si tratterà del telescopio a raggi gamma più potente mai realizzato, capace di distinguere con precisione le firme energetiche prodotte da materia oscura e stelle di neutroni. Inoltre, il CTA potrà osservare galassie nane (ricchissime di materia oscura) per verificare se il segnale di Fermi si ripete anche lì.