Coelum Astronomia 210 - 2017 - Page 78

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Coelum Astronomia

L’esperimento PAMELA è stato il primo a confermare un eccesso di positroni (sarebbe a dire anti-elettroni, particelle identiche agli elettroni, ma di carica elettrica opposta, e quindi positiva) nella radiazione cosmica nella galassia, con energie tra circa 10 e quasi 1000 giga-elettronVolt (GeV). L’esperimento AMS-02, sulla Stazione Spaziale Internazionale (e con partecipazione italiana) ha confermato con statistica ancora maggiore il risultato. Un tale eccesso di positroni potrebbe derivare dal decadimento o dall’annichilazione di particelle di materia oscura, con una massa di centinaia o migliaia di GeV, come quella attesa in molti modelli di WIMP. Per quanto questo eccesso di positroni abbia scatenato l’entusiasmo di letteralmente migliaia di ricercatori, e altrettanti articoli siano stati pubblicati su modelli di materia oscura che potrebbero spiegare l’eccesso, siamo ben lontani dal dichiarare scoperta la natura della materia oscura. Ad esempio, alcuni ricercatori (me compreso) hanno suggerito e dimostrato che i positroni potrebbero originare non da materia oscura, ma piuttosto da pulsar, stelle a neutroni note per essere in grado di

accelerare positroni ad altissima energia. Altri ancora dubitano che i modelli teorici, che descrivono la propagazione dei positroni nella radiazione cosmica, consentano un livello di dettaglio tale da assicurare che l’origine dell’eccesso sia davvero la materia oscura.

Con il telescopio spaziale Fermi diversi gruppi di ricercatori hanno identificato un eccesso di radiazione gamma (fotoni di altissima energia, attorno ai 10 GeV) dal centro galattico. Come nel caso dell’eccesso di positroni, in molti hanno ipotizzato un’origine collegata alla materia oscura, in questo caso l’annichilazione o il decadimento di particelle nel centro della Galassia, dove le concentrazioni di materia oscura sono molto alte. Anche qui, a mio parere, siamo lontani da una scoperta definitiva: ogni “eccesso”, per essere definito tale, deve possedere un modello di “background”, di fondo sperimentale, che consenta di distinguerlo da una semplice fluttuazione. Inoltre, come nel caso delle pulsar, anche qui esistono sorgenti astrofisiche note che potrebbero, in linea di principio, spiegare il segnale senza bisogno di invocare la materia oscura.

Infine, in un regime di energia completamente diverso, negli ultimi due anni ha avuto luogo una accesa discussione sull’origine di un eccesso di raggi X a un’energia di 3500 elettronVolt. Nel campo degli “ottimisti” si è parlato di scoperta del decadimento di neutrini sterili di massa 7000 elettronVolt (che potrebbero produrre raggi X e neutrini attivi, questi ultimi impossibili da misurare sperimentalmente, con la stessa energia). Io stesso, ed altri ricercatori, abbiamo esplorato invece la possibilità che i raggi X provengano dal decadimento di uno stato eccitato di nuclei di potassio nel mezzo intergalattico, il che, con i dati disponibili, potrebbe spiegare sia le osservazioni sia l’“eccesso”. Purtroppo un nuovo telescopio giapponese che avrebbe potuto condurre osservazioni definitive sui misteriosi raggi X, Hitomi, ha avuto un problema tecnico ed è andato perso dopo essere entrato in orbita nel

Sopra. Il telescopio a raggi gamma Fermi. Secondo alcuni ricercatori potrebbe aver raccolto i primi segnali non gravitazionali dalla materia oscura: un eccesso di radiazione gamma dal centro galattico. Per quanto sensazionale, rimango piuttosto scettico a proposito.