Si ritiene che circa il 70-80 per cento di tutta la massa sia costituito da una materia misteriosa conosciuta come materia oscura. La materia normale costituisce la minoranza. Questo è tutto ciò che possiamo rilevare: tutte le stelle, i pianeti, i buchi neri, la polvere, il gas, le lune, le persone.
Le prove dell’esistenza della materia oscura
Allora dove sono le prove dell’esistenza della materia oscura? Ancora non lo sappiamo, ma ci sono modi in cui potremmo rilevarlo, e uno di questi è proprio nel Sistema Solare.
Sul lato notturno di Giove, un bagliore infrarosso nell’alta atmosfera potrebbe essere prodotto da un’interazione con la materia oscura.
Si possono trovare in abbondanza ioni idrogeno carichi chiamati cationi triidrogeno ( H 3 + ). E, mentre ci sono diversi processi cosmici che possono produrre H 3 + nell’atmosfera gioviana, un’interazione con la materia oscura potrebbe produrne un eccesso oltre quello che ci aspetteremmo di individuare.
Lo studio
“Sottolineiamo che la materia oscura può produrre un’ulteriore fonte di H 3 + nelle atmosfere planetarie“, hanno dichiarato i fisici Carlos Blanco dell’Università di Princeton e dell’Università di Stoccolma e Rebecca Leane del National Accelerator Laboratory dello Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) e dell’Università di Stanford.
“Questo sarà prodotto se la materia oscura si disperde e viene catturata dai pianeti, e di conseguenza si annichila, producendo radiazioni ionizzanti“.
Sebbene non possiamo rilevarla direttamente, e sebbene non sembri interagire con la materia normale in modi che possiamo rilevare indirettamente, esiste un modo in cui si manifesta: gli oggetti nell’Universo sembrano muoversi come se fossero influenzati da una gravità molto maggiore di quella prodotta dalla materia normale.
Una volta sottratto il contributo di materia normale, la gravità rimasta viene attribuita alla materia oscura. Ecco come sappiamo che qualcosa c’è e possiamo misurarne la quantità.
Esistono molti candidati teorici diversi su cosa potrebbe essere, e molti di questi candidati hanno proprietà che potrebbero essere rilevate in vari modi.
Un’idea è che si autodistrugga. Quando due particelle di essa si scontrano, si eliminano a vicenda, producendo una piccola esplosione di calore, luce o entrambi i fenomeni.
Blanco e Leane hanno ritenuto che questo annichilamento potrebbe avvenire nelle alte atmosfere dei pianeti, nello strato noto come ionosfera. Le particelle di materia oscura vengono catturate dalla gravità del pianeta e disperse nella ionosfera dove rischiano la distruzione reciproca.
I ricercatori hanno ipotizzato che Giove sarebbe il posto migliore per cercare questo processo. È il corpo non solare più grande del Sistema Solare, con un nucleo relativamente freddo, quindi sarebbe il più efficiente captatore disponibile localmente.
Quando la sonda Cassini ha sorvolato Giove più di due decenni fa, era equipaggiata con uno strumento chiamato Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) che avrebbe potuto rilevare la firma dell’ipotizzato annientamento.
Non è il piccolo sbuffo di radiazioni derivante dall’annientamento stesso che ci aspetteremmo di vedere, ma il suo prodotto. Quella radiazione potrebbe essere ionizzante, cioè stacca gli elettroni dagli atomi nella ionosfera. Questo si traduce in H 3 + caricato positivamente, il cui bagliore infrarosso è stato rilevabile dal VIMS.
Il problema è che ci sono moltissimi processi ionizzanti attivi nel Sistema Solare. La radiazione solare può essere ionizzante. Giove ha enormi e potenti aurore ai suoi poli che producono anche H 3 + . Così Blanco e Leane hanno esaminato le misurazioni dalla regione equatoriale di Giove di notte, per tre ore su entrambi i lati della mezzanotte gioviana, dove le influenze aurorali sono minime e nessuna luce solare può interferire con la ionosfera.
Sebbene non sia stato rilevato alcun eccesso di H3 + , i risultati hanno permesso ai ricercatori di porre dei limiti al comportamento di questo particolare tipo di materia oscura, fornendo informazioni cruciali per il rilevamento della materia oscura su altri pianeti al di fuori del Sistema Solare.
Conclusioni
“Abbiamo sottolineato e dimostrato per la prima volta che la materia oscura può produrre radiazioni ionizzanti nelle atmosfere planetarie, che sono rilevabili attraverso un eccesso di cationi triidrogeno atmosferici“, hanno aggiunto Blanco e Leane.
“La ionizzazione atmosferica potrebbe essere rilevata negli esopianeti gioviani utilizzando future misurazioni ad alta precisione degli spettri planetari”.
La ricerca è stata pubblicata su Physical Review Letters.
