Il telescopio spaziale Fermi non riesce a vedere prove di materia oscura

Tra gli eventi più drammatici nell'universo ci sono la morte delle stelle mentre collassano in buchi neri e la collisione dei buchi neri stessi. Questi eventi sono così violenti che scuotono il firmamento, generando onde gravitazionali che si increspano attraverso il cosmo. Generano anche enormi esplosioni di neutrini che a volte possono essere captate da giganteschi telescopi di neutrini sulla Terra.

Ma mentre questi eventi sono affascinanti, non ultimo perché quasi certamente coinvolgono la fisica oltre la nostra comprensione, sono estremamente difficili da osservare. Questo perché i neutrini e le onde gravitazionali sono notoriamente timidi.

I neutrini di solito passano direttamente attraverso la Terra. In effetti, gli astronomi hanno rilevato solo una volta neutrini da oltre il Sistema Solare e questo è stato quasi 25 anni fa durante una supernova chiamata SN1987A.

Ma i neutrini sono veri e propri animali da festa rispetto alle onde gravitazionali. I fisici non hanno mai visto un'onda gravitazionale, nonostante abbiano speso centinaia di milioni di dollari in macchine progettate per trovarle.

Per fortuna, c'è un terzo modo per studiare questi eventi estremi usando i raggi gamma, fotoni ad altissima energia. La madre di tutti i telescopi a raggi gamma è il Fermi Space Telescope, che da tre anni scruta il cosmo dall'orbita terrestre bassa.

Quindi quale momento migliore per fare il punto sui suoi risultati, dicono Luca Baldini dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Pisa e pochi amici. Questi ragazzi rappresentano la collaborazione internazionale dietro Fermi quindi dovrebbero saperlo.

Fermi ha una visione unica dell'universo. Attraverso i suoi occhi, il cielo è in fiamme con una luce di raggi gamma diffusa e costante. Circa il 70% di questo è generato da raggi cosmici ad alta energia che si schiantano contro le cose nella nostra galassia. Il resto viene dall'aldilà, da processi che ancora non comprendiamo.

Sovrapposto a questo sfondo, Fermi vede anche l'occasionale esplosione di raggi gamma da eventi violenti lontani che sono, anche se brevemente, tra le cose più luminose dell'Universo. Questo spettacolo pirotecnico cosmico è la nostra finestra sulle condizioni più estreme del cosmo.

Si pensa che questi lampi di raggi gamma siano il rilascio di energia equivalente alla massa del nostro Sole in un solo secondo, probabilmente quando le stelle giganti collassano per formare buchi neri o quando i buchi neri o le stelle di neutroni si scontrano.

Finora Fermi ha visto diverse centinaia di questi lampi a energie che si estendono su sei ordini di grandezza, il più alto dei quali è stato un evento del 10 maggio 2009 che ha prodotto fotoni con un'energia di 31 GeV, la più alta mai osservata nello spazio.

Non è noto esattamente quale meccanismo produca una luce così elevata, ma ulteriori dati saranno sicuramente di aiuto.

Fermi sta anche trasformando la nostra comprensione dei nuclei galattici attivi: buchi neri supermassicci al centro delle galassie. Combinando le osservazioni di Fermi sui brillamenti di questi oggetti con osservazioni ad altre lunghezze d'onda, gli astronomi hanno dimostrato che qualunque meccanismo genera raggi gamma, genera anche altra luce.

Ma il risultato più controverso di Fermi riguarda la materia oscura. L'idea è che le particelle di materia oscura dovrebbero annichilirsi producendo raggi gamma. Questo dovrebbe produrre linee di raggi gamma a frequenze specifiche, ma Fermi non ha trovato prove di ciò.

Altre prove provengono dalle galassie nane che non sono facili da vedere nella parte visibile dello spettro perché sono costituite principalmente da materia oscura. Ma Fermi dovrebbe essere in grado di captare i raggi gamma generati da questa materia oscura. Finora ha visto poche prove di questo e Baldini e co, quindi questa prova negativa sarà presto pubblicata.

Questa è una prova allettante che fisici e astronomi stanno ancora digerendo. Il loro compito è capire se le prove ci sono e Fermi non le vede o se non ci sono affatto.

La visione dell'universo di Fermi è un modo unico di studiare la materia oscura che fornisce un affascinante contrappunto agli esperimenti basati sulla Terra. È qualcosa che vale la pena tenere d'occhio.

Rif: arxiv.org/abs/1106.3416 : Punti salienti della scienza dal telescopio di grande area di Fermi

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