UNO STUDIO SULLA MATERIA OSCURA CON DATI FERMI

“Tor via il soverchio”

Utilizzando i dati del telescopio della NASA Fermi, un gruppo di scienziati del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) e dell'Università di Chicago avrebbero sviluppato nuove mappe che mostrano una maggiore produzione di raggi gamma che sembra potersi giustificare con qualche forma di materia oscura. il commento di Patrizia Caraveo

darkmatterPer cercare la firma della materia oscura nei dati relativi al centro galattico raccolti dal satellite Fermi nel corso di oltre 5 anni di osservazioni ininterrotte bisogna utilizzare una tecnica che a me ricorda il famoso “tor via il soverchio” di michelangiolesca memoria. Davanti ad un pezzo di marmo (di Carrara, ovviamente) Michelangelo sosteneva di vedere già la statua: il suo compito era solo togliere la materia di troppo che la teneva imprigionata. Allo stesso modo, i colleghi che cercano di misurare il flusso gamma dovuto al decadimento di materia oscura nel centro della galassia devono, prima di tutto, togliere tutte le sorgenti note di radiazione gamma. Compito non facile, visto che il centro galattico, dal punto di vista dell’astronomia gamma, non si fa mancare proprio niente. Radiazione diffusa, dovuta all’interazione di raggi cosmici con il gas delle nubi di idrogeno neutro e molecolare, sommata alla radiazione, anch’essa diffusa, dovuta al frenamento degli elettroni che, quando interagiscono con fotoni ottici e infrarossi prodotti dalle stelle, danno un ulteriore, importante, contributo, chiamato Compton inverso. A tutti questi strati di diffuso si sommano le sorgenti, sia quelle identificate, come pulsar, resti di supernovae, sorgenti binarie, senza dimenticare le galassie attive, che fanno capolino da fuori delle galassia, ma che a noi appaiono confuse con tutto ciò che è galattico, sia quelle non identificate, che ci sono ma ancora non sappiamo a quali oggetti celesti corrispondano. A tutto questo dobbiamo aggiungere il buco nero supermassivo, dormiente, ma pur sempre presente, nel centro della galassia.

Una volta tolti, con precisione chirurgica, tutti i contributi noti, quello che rimane può essere attribuito al decadimento dei famosi WIMPs (per wickly interacting massive particles) oppure a una o più popolazioni di sorgenti non ancora identificate, oppure, se proprio vogliamo essere cattivi, a effetti sistematici non tenuti nel dovuto conto. Vista la complessità dell’analisi (e le numerose cause di incertezza), non stupisce che i lavori che annunciano la rivelazione di un flusso gamma spiegabile solo come dovuto al decadimento di materia oscura, oppure di una riga gamma, sempre dovuta al decadimento di una qualche particella di materia oscura (annunciata l’anno scorso), vengano da gruppi indipendenti, che operano al di fuori della collaborazione Fermi. Fare digerire un’analisi di questo tipo ad una grande collaborazione è molto più difficile che farla accettare dai referees delle riviste serissime come, in questo caso, Physical Review D.

Questo non significa che la collaborazione Fermi non sia sensibile al problema dell’emissione gamma del centro galattico. L’articolo dedicato al centro galattico è in fieri da moltissimo tempo, senza giungere ad un risultato condiviso da tutti. Per cercare di attaccare il problema alla radice, dall’inizio del 2014 il modo di osservazione di Fermi è stato modificato per dare priorità proprio al centro galattico. Mentre continua a fare una copertura completa del cielo ogni tre ore, Fermi dedica il doppio del tempo al centro galattico al fine di accumulare più dati nella speranza di diminuire le incertezze dell’analisi.

Nessuno dubita dell’esistenza della materia oscura nella nostra galassia, né che la distribuzione debba avere un picco nel centro galattico. Il problema è essere (ragionevolmente) sicuri di avere tolto tutto il soverchio.