La materia oscura potrebbe non essere fatta di una sola particella
La materia oscura potrebbe esistere in due forme diverse, e questa ipotesi sta facendo parecchio rumore nella comunità scientifica. Un nuovo studio pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics propone un’idea tanto semplice quanto dirompente: se la materia oscura non fosse composta da un unico tipo di particella, ma da due tipi distinti che devono trovarsi a vicenda per produrre segnali rilevabili, si spiegherebbe finalmente un enigma che tiene svegli gli astrofisici da anni.
Il problema, in sostanza, è questo. Al centro della Via Lattea è stato rilevato un eccesso anomalo di raggi gamma, compatibile con l’annichilazione di particelle di materia oscura. Fin qui, tutto interessante. Peccato che nelle galassie nane, che pure dovrebbero essere piene zeppe di materia oscura, questo segnale non compaia da nessuna parte. E allora? Se davvero i raggi gamma provengono dalla materia oscura, perché non li vediamo ovunque?
Perché le galassie nane restano silenziose
Le galassie nane sono piccole, deboli, con poche stelle e pochissimo rumore di fondo. In teoria, rappresentano il laboratorio ideale per cercare tracce di materia oscura. Eppure niente, silenzio totale. Nei modelli tradizionali, questo fatto crea un bel grattacapo. Se la probabilità di annichilazione è costante, il segnale dovrebbe comparire sia nella Via Lattea sia nelle galassie nane. Se invece dipende dalla velocità delle particelle, allora il segnale non dovrebbe comparire proprio da nessuna parte, perché dentro le galassie le particelle si muovono lentamente.
Gordan Krnjaic, fisico teorico del Fermilab e tra gli autori dello studio, la mette così: la materia oscura potrebbe essere composta da due particelle diverse, e queste due particelle devono incontrarsi per annichilirsi. Se in una galassia come la nostra le due componenti esistono in proporzioni simili, le collisioni sono più probabili e il segnale emerge. Nelle galassie nane, invece, una delle due componenti potrebbe dominare sull’altra, riducendo drasticamente le possibilità di interazione. Risultato: nessun segnale rilevabile.
Un modello a due componenti che cambia le carte in tavola
Questo modello a due componenti è elegante perché non butta via nulla di quello che già sappiamo. Non serve inventare nuova fisica esotica né scartare l’ipotesi che la materia oscura sia responsabile dell’eccesso di raggi gamma nella Via Lattea. Semplicemente, aggiunge una variabile ambientale: l’equilibrio tra i due tipi di particelle cambia da galassia a galassia. Ed è proprio questa asimmetria a spiegare perché i segnali appaiono in certi posti e svaniscono in altri.
Le prossime osservazioni del telescopio spaziale Fermi saranno decisive. Dati più precisi sulle galassie nane potrebbero confermare o smentire questa idea. Se un giorno si dovessero rilevare raggi gamma anche in quei sistemi, significherebbe che il mix di materia oscura è presente anche lì, magari in proporzioni diverse. Se invece il silenzio continuerà, non sarà necessariamente una cattiva notizia: potrebbe semplicemente indicare che una delle due componenti scarseggia in quegli ambienti.
Lo studio, firmato da Asher Berlin, Joshua Foster, Dan Hooper e Gordan Krnjaic, apre una strada che vale la pena percorrere. Perché a volte, nel mondo della fisica delle particelle, la risposta giusta non è cercare un segnale più forte, ma capire perché in certi luoghi quel segnale proprio non vuole farsi trovare.
