Materia oscura, finalmente la mappa

L’Universo è fatto di pianeti e di stelle, nonché di asteroidi e meteoriti, ma anche di tanta materia, chiamata oscura, che finora si riteneva di gran lunga preponderante nell’immenso spazio nel quale si trova anche il nostro pianeta. Ma ora i fisici non sono più convinti delle sue giganti dimensioni, in quanto le ricerche condotte presso la Brown University (Usa) da Savvas Koushiappas in collaborazione con Alex Geringer-Sameth dimostrerebbero come le particelle realmente costituenti la materia oscura non possano avere massa inferiore a 40 GeV (circa 80 mila volte la massa di un elettrone), cosa che escluderebbe parecchi tipi di particelle finora incluse.

L’analisi della materia oscura crea problemi agli studiosi per via del fatto che questa non emette in modo diretto radiazione elettromagnetica come le stelle (e i pianeti di riflesso), quindi è possibile studiarne solo gli effetti gravitazionali indiretti. In poche parole, non potendo “vederla” in alcun modo, è possibile solo verificare come questa modifichi la curvatura dello spazio, in base alle teorie di Einstein, secondo le quali la presenza di masse nello spazio fa sì che questo si pieghi in qualche modo (come quando mettiamo una pallina su un panno teso).

Il risultato di Koushiappas e Geringer-Sameth è stato ottenuto utilizzando una nuova metodologia statistica di rielaborazione di dati raccolti dal Fermi Gammaray Space Telescope della Nasa. A questa conclusione, che può portare ad una generale revisione dei calcoli finora ritenuti esatti da astronomi e astrofisici sulla composizione dell’Universo, si è arrivati con un ragionamento che può chiamarsi ‘dimostrazione per assurdo’: dando per certa la scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo per la quale Saul Perlmutter, Brian Schimdt e Adam Reiss sono stati insigniti del premio Nobel per la Fisica nel 2011, se la massa delle particelle componenti la materia oscura fosse inferiore a 40 GeV non si potrebbe avere tale accelerazione.

In particolare i ricercatori si sono concentrati su 7 galassie nane nelle quali si pensava ci fosse moltissima materia oscura, e ne hanno analizzato i raggi gamma emessi (radiazione luminosa ad alta energia), raccolti dal telescopio negli ultimi tre anni. Sapendo che si generano fotoni quando un quark, particella elementare presente nei protoni e nei neutroni, incontra un antiquark (il suo opposto per carica e coordinate spaziali), in un processo noto come annichilazione, dal conteggio dei fotoni prodotti è stato possibile ricavarne la velocità di emissione e quindi la velocità di formazione dei quark stessi, a loro volta ottenuti dall’annichilazione di particelle più grandi, chiamate ‘particelle massive debolmente interagenti’ (Wimp, l’acronimo dell’espressione inglese ‘weakly interacting massive particles’), finora ritenute le principali costituenti della materia oscura.

Il risultato eclatante è stata l’individuazione del reale limite di massa per queste particelle, in quanto solo quelle emesse con accelerazione compatibile con quella di espansione dell’Universo potevano realmente costituire la materia oggetto di questo studio. “Per la prima volta abbiamo potuto escludere che diverse Wimp facciano parte della materia oscura” conclude orgoglioso Koushiappas.

Inoltre, un altro team internazionale di astrofisici, guidati da Catherine Heymans dell’Università di Edinburgo e Ludovic Van Waerbeke dell’Università della British Columbia, ha ottenuto anche una mappa della distribuzione della materia oscura su una porzione di cielo grande come mai era stato possibile in precedenza. Quest'ultimo lavoro è stato presentato ieri in occasione del 219° meeting della American Astronomical Society.

Roberta De Carolis