Galaxy cluster Abell 1689 seems to be held together by swaths of unseen dark matter; blue shows its theoretically inferred location. But could dark matter be an illusion? Credit: NASA

Rivelato un possibile segnale dalle particelle di materia scura

Dopo aver analizzato attentamente i dati nella banda dei raggi-X, un gruppo di scienziati dell’EPFL’s Laboratory of Particle Physics and Cosmology (LPPC), in collaborazione con i colleghi dell’Università di Leiden, ritengono di aver identificato un segnale emesso da particelle di materia scura. Questa sostanza, che finora è considerata puramente ipotetica, non è descritta da nessuno dei modelli standard della fisica e sappiamo della sua esistenza grazie ai suoi effetti gravitazionali. I risultati di questo studio su Physical Review Letters.

Quando i fisici studiano la dinamica delle galassie e i moti delle stelle, si trovano davanti ad un enigma. Se si considera solamente la materia visibile, le equazioni della dinamica non vengono soddisfatte: gli elementi che possono essere osservati non sono sufficienti per spiegare la rotazione degli oggetti e l’interazione gravitazionale. C’è qualcosa che manca e da ciò la necessità di introdurre una componente invisibile di materia che non interagisce con la luce ma che invece lo fa attraverso la forza di gravità. Denominata materia scura, essa rappresenta circa l’85% di tutta la materia presente nell’Universo.

Andromeda e Perseo rivisitati

Di recente, due gruppi hanno annunciato di aver rivelato ciò che stavano cercando. Uno di questi, guidato dai ricercatori dell’EPFL Oleg Ruchayskiy e Alexey Boyarsky, hanno trovato un segnale nella banda dei raggi-X dopo aver osservato due oggetti, l’ammasso di Perseo (post) e la galassia di Andromeda. Dopo aver raccolto migliaia di segnali dal telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA ed aver eliminato i segnali associati alle particelle note, gli scienziati hanno registrato un’anomalia che, anche quando vengono considerati gli errori di misura strumentali, ha catturato la loro attenzione. Il segnale appare nello spettro X come una sorta di debole, atipica emissione fotonica che sembra non essere attribuibile a qualche forma conosciuta di materia. “La distribuzione del segnale all’interno della galassia corrisponde esattamente a ciò che stavamo aspettando dalla materia scura, cioè un segnale concentrato e di forte intensità al centro degli oggetti e più debole e diffuso alla estremità”, spiega Ruchayskiy. “Allo scopo di verificare ciò che avevamo trovato, abbiamo successivamente analizzato i dati dalla nostra galassia, la Via Lattea, ottenendo gli stessi risultati”.

Una nuova era

Il segnale potrebbe provenire da un evento molto raro: un fotone emesso a causa della distruzione di una ipotetica particella, forse un cosiddetto neutrino sterile (post). Se la scoperta sarà confermata, essa aprirà nuove porte alla ricerca nel campo della fisica delle particelle. “Una tale scoperta potrebbe aprire una nuova era nell’astronomia”, dice Ruchayskiy. “La conferma di questa scoperta avrebbe come conseguenza la costruzione di telescopi dedicati per studiare questi segnali provenienti dalle particelle di materia scura”, aggiunge Boyarsky. “Sappiamo dove guardare in modo che possiamo tracciare le strutture cosmiche nello spazio e ciò ci permetterà di ricostruire ancora più in dettaglio la storia evolutiva dell’Universo”.

arXiv: An unidentified line in X-ray spectra of the Andromeda galaxy and Perseus galaxy cluster