Materia oscura, trovato un segnale compatibile con le WIMP

SCOPERTE – Attualmente il candidato principale che dovrebbe aiutare gli scienziati a capire di che cosa è fatta la materia oscura sono le WIMP, acronimo di Weakly Interacting Massive Particle. Tuttavia evidenze certe del coinvolgimento di queste particelle, non previste nel Modello Standard, ancora non ce ne sono. Al tempo stesso però la possibilità che la misteriosa materia oscura sia formata proprio da WIMP è oggi più concreta, grazie a uno studio italiano pubblicato su Physical Review Letters. Si tratta dei risultati di una ricerca realizzata da Nicolao Fornengo, Marco Regis e Alessandro Cuoco (Università di Torino e INFN Torino), Enzo Branchini (Università RomaTre, INFN Roma e INAF), Matteo Viel (INAF e INFN Trieste), e Jun-Qing Xia dell’Accademia cinese delle Scienze.

“Il nostro obiettivo era cercare un segnale prodotto dalle WIMP, osservando il problema da un nuovo punto di vista”, spiega Fornengo. “Il presupposto da cui siamo partiti è che se la materia oscura è davvero presente nelle strutture cosmologiche come ammassi di galassie, e se essa è davvero composta da particelle elementari che producono, per annichilazione o decadimento, un debole segnale in termini di radiazione gamma, allora deve essere possibile per noi misurare questa materia oscura e metterla in relazione diretta con la distribuzione della materia su grande scala nell’universo. In altre parole ci interessava capire se ci fosse una correlazione fra la distribuzione di materia al di fuori della nostra galassia e del suo gruppo locale e i segnali elettromagnetici che essa può produrre: la cosa interessante è che abbiamo osservato che questa correlazione esiste e che il segnale ha le corrette caratteristiche attese se prodotto da WIMP. Anche se ciò non significa ancora certezza circa il ruolo di queste particelle, abbiamo buone motivazioni per continuare le ricerche in questa direzione.”

I ricercatori sono riusciti a individuare infatti un segnale che è compatibile con le WIMP, e lo hanno fatto mediante una metodologia innovativa. Come riferimento per la distribuzione di raggi gamma sono state utilizzate le mappe effettuate dal Telescopio Spaziale Fermi, incrociando i dati con la distribuzione di galassie del catalogo 2MASS, che comprende galassie relativamente vicine alla nostra. Proprio la correlazione tra queste due informazioni ha permesso al team di individuare un segnale che si è rivelato compatibile con la presenza delle WIMP.

“Il risultato è importante – prosegue Fornengo – ma al momento non possiamo escludere che si tratti ad esempio di emissione da sorgenti astrofisiche come nuclei galattici attivi. Serviranno altri dati, che arriveranno nei prossimi anni. Al momento stiamo proseguendo l’analisi utilizzando sempre le mappe di Fermi e analizzando le correlazioni fra queste e altri cataloghi di galassie più lontane da noi. Ma la vera chiave di volta dovrebbe arrivare fra qualche tempo, quando potremo correlare i risultati di Fermi con le informazioni sulla distribuzione di materia nell’universo ottenute attraverso l’effetto di lente gravitazionale debole”.

È noto dalla relatività generale che quando la luce passa vicino a una massa, viene deflessa. Se consideriamo raggi luminosi provenienti da una galassia molto lontana, risulta evidente che la galassia che stiamo osservando in realtà la vediamo deformata. “A causa dell’effetto di lente gravitazionale debole, proprio dalla deformazione di queste galassie lontane si può risalire alla distribuzione di materia oscura che c’è tra noi e lei”, conclude Fornengo. “Si tratta di una tomografia spaziale 3D, che renderà possibile costruire nuove mappe che andranno ad affiancarsi ai cataloghi di galassie attualmente disponibili. Insomma, ancora non vi è nulla di evidente, ma i dati che arriveranno nei prossimi anni dagli studi che si stanno portando avanti con le lenti gravitazionali potranno aiutarci a chiarire ancora di più se le WIMP sono un buon candidato per la materia oscura oppure se dobbiamo rivedere le nostre ipotesi su uno dei componenti principali del nostro universo”.

@CristinaDaRold

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Crediti immagine: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration