La ricerca di segni di materia oscura al di fuori del suo effetto gravitazionale si è rivelata un fallimento, ma questa volta è controversa.
Gli astronomi non hanno scoperto che il bagliore dei raggi X è il prodotto di un particolare candidato per la materia oscura: i neutrini sterili.
I ricercatori sostengono che questo è un risultato che getta un po 'un'ombra su questo candidato come principale contendente per la materia oscura, ma non lo rifiuta del tutto.
Dark Matter è un enorme vecchio punto interrogativo. Sebbene non possiamo rilevarlo direttamente, sappiamo che esiste perché ha un effetto gravitazionale molto forte sulla materia che vediamo.
Ad esempio, la materia ai margini esterni delle galassie si muove più velocemente di quanto sarebbe se fosse sotto l'influenza gravitazionale della sola materia visibile. E anche la lente gravitazionale – il modo in cui la gravità piega il percorso della luce – è più forte di quanto ci aspettiamo. Sulla base di questi effetti, gli astronomi hanno calcolato che l'85% della materia nell'universo è materia oscura.
Dal momento che non possiamo trovarlo, non sappiamo cosa sia. Ci sono una serie di ipotetici candidati e gli astronomi stanno cercando di trovare modi per rilevarli.
Un neutrino sterile è una particella ipotetica. I neutrini normali, le particelle più abbondanti nell'Universo, sono simili agli elettroni, ma non hanno carica e hanno una massa molto ridotta, quindi interagiscono a malapena con la materia normale. I fisici hanno suggerito che un neutrino sterile non interagirà affatto con la materia normale, se non gravitazionalmente.
Ma anche questi ipotetici neutrini sono instabili. Dovrebbero decadere in neutrini normali e radiazioni elettromagnetiche. E, se decadono in questo modo, allora questa radiazione dovrebbe essere rilevata. Molto debole, ma rilevabile.
Come affermato in uno studio del 2014, sono stati rilevati deboli raggi X dal decadimento sterile di neutrini provenienti da galassie lontane, radiazione chiamata linea 3,5 keV. Ma poi gli studi di follow-up – uno nel 2016 su una galassia nana a 260.000 anni luce di distanza e un altro nel 2017 su un ammasso di galassie a 240 milioni di anni luce di distanza – non hanno confermato la scoperta.
Sappiamo che la Via Lattea ha un significativo alone di materia oscura, quindi se i neutrini sterili decadono al suo interno, dovrebbero essere rilevati intorno alla galassia.
Il team ha condotto una meta-analisi di 20 anni di dati radiografici grezzi archiviati sullo spazio vuoto intorno alla Via Lattea, dove altri oggetti luminosi non interferirebbero con la ricerca di segnali di emissioni di 3,5 KeV. Non ne hanno trovato uno.
“Questo documento del 2014 e il lavoro successivo hanno confermato che il segnale ha generato un interesse significativo nelle comunità di astrofisica e fisica delle particelle grazie all'opportunità di apprendere per la prima volta esattamente cos'è la materia oscura a livello microscopico”, ha detto il fisico Ben Safdie dell'Università del Michigan.
'I nostri risultati non significano che la materia oscura non sia un neutrino sterile, ma significa che – contrariamente a quanto annunciato nel 2014 – non ci sono prove sperimentali fino ad oggi per indicarne l'esistenza.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.
Fonti: Foto: alone di materia oscura della Via Lattea. Zosia Rostomian e Nicholas Rodd / Berkeley Lab; e Christopher Dessert e Benjamin Safdi / Università del Michigan
