Misterioso bagliore nella Via Lattea, potrebbe essere una scoperta rivoluzionaria
Potremmo essere vicini a una delle scoperte più importanti della fisica moderna: dallo studio su un bagliore nella Via Lattea all'origine della materia oscura.
Per decenni i ricercatori si sono ritrovati di fronte a un vero mistero: un bagliore diffuso di raggi gamma vicino al centro della Via Lattea. Un eccesso di radiazione, noto come Galactic Center GeV Excess (GCE): ma qual è la sua origine? Proviene dalla collisione di particelle di materia oscura o da una popolazione nascosta di stelle di neutroni in rapida rotazione? Un nuovo studio, pubblicato su Physical Review Letters, ci dà finalmente una risposta.
Il nuovo studio
Fermi-LAT Galactic Center Excess Morphology of Dark Matter in Simulations of the Milky Way Galaxy, questo è il titolo dello studio pubblicato sulla prestigiosa rivista, messo a punto da un team internazionale di astrofisici.
Tra gli autori vi è Joseph Silk, professore della John Hopkins University e ricercatore presso l’Istituto di Astrofisica della Sorbona e del CNRS, che ha dichiarato: “La materia oscura domina l’Universo e tiene unite le galassie. È estremamente importante e stiamo costantemente cercando disperatamente idee su come rilevarla. I raggi gamma, e in particolare l’eccesso di luce che osserviamo al centro della nostra galassia, potrebbero essere il nostro primo indizio”.
In parole semplici, se la luce in eccesso – il cosiddetto bagliore – non provenisse da sorgenti astrofisiche convenzionali, la sua origine potrebbe fornire la prima prova diretta dell’esistenza della materia oscura.
La svolta sulla materia oscura
Per anni l’ipotesi della materia oscura è stata messa in discussione a causa della morfologia del Galactic Center GeV Excess (GCE), mappata dal telescopio spaziale Fermi-LAT. In sostanza, mentre i modelli iniziali prevedevano che la materia oscura avesse una distribuzione sferica, la forma effettiva del bagliore osservato era più “a scatola” (“boxy”, per l’esattezza), un pattern che sembrava allinearsi meglio con la distribuzione delle vecchie stelle nel bulge galattico, luogo naturale per le Pulsar Millisecondo (MSP, stelle di neutroni che ruotano molto velocemente).
Con la nuova ricerca, potremmo essere a una svolta. Anziché assumere una distribuzione statica della materia oscura, i ricercatori hanno utilizzato le simulazioni cosmologiche ad alta risoluzione Hestia, tenendo conto per la prima volta della complessa e turbolenta storia formativa della Via Lattea.
Pur essendo oggi un sistema relativamente chiuso, durante il suo primo miliardo di anni la nostra galassia ha subito intense fusioni e accrescimenti, incorporando numerosi sistemi galattici più piccoli composti da materia oscura. Modellando questi eventi violenti, i ricercatori hanno dimostrato che la materia oscura centrale non ha forma sferica ma “appiattita”, compatibile con la morfologia “boxy” di cui sopra.
Questa corrispondenza, di fatto, ci dice una cosa importante: che le collisioni di particelle di materia oscura e le Pulsar Millisecondo sono spiegazioni ugualmente probabili.
La ricerca continua
Poiché l’analisi spaziale non è più sufficiente a discriminare tra le due ipotesi, la comunità scientifica si sta concentrando sulla caratteristica intrinseca dei raggi gamma, cioè il loro spettro energetico.
I due modelli prevedono firme spettrali distintamente diverse. Da una parte l’annichilazione della materia produrrebbe raggi gamma a energie relativamente più basse (nell’intervallo GeV), mentre le Pulsar Millisecondo emetterebbero segnali a energie più elevate.
Come risolvere il paradosso? Si fa affidamento su strumenti di nuova generazione, come il Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), costituito da oltre 60 telescopi in costruzione nei siti del Nord e del Sud e progettato per estendere la visione ai raggi gamma di altissima energia. In questo modo, gli astrofisici possono avvalersi di dati ad alta risoluzione con la risoluzione spettrale necessaria per distinguere tra le due diverse firme energetiche.
Al contempo, però, il team sta cercando ulteriori prove, stavolta mappando anche al di fuori della Via Lattea e concentrandosi su galassie nane sferoidali. Si tratta di galassie dominate dalla materia oscura, prive di altre sorgenti gamma. Una volta mappate le loro previsioni, i ricercatori potranno confrontarle con i dati ad alta risoluzione.
Se i nuovi dati confermassero l’origine dalla materia oscura, potremmo essere di fronte a una delle scoperte più importanti della fisica moderna.
