Per quasi un secolo la materia oscura è stata la grande comparsa del cosmo: tutti ne parlano, nessuno l’ha vista.
La sentiamo solo tramite la gravità, come una mano invisibile che tiene insieme galassie e ammassi. Il resto è teoria, simulazioni e una collezione infinita di “forse”.
Adesso un astrofisico giapponese, Tomonori Totani (Università di Tokyo), sostiene di aver trovato qualcosa in più di un “forse”: un segnale nei raggi gamma che potrebbe essere la prima traccia diretta della materia oscura nella nostra galassia.
I titoli dei giornali l’hanno subito trasformato in: “Abbiamo visto la materia oscura per la prima volta”. Come sempre, la realtà è più sobria.
Un alone di raggi gamma intorno alla Via Lattea
Totani ha analizzato 15 anni di dati del telescopio spaziale Fermi della NASA, che osserva il cielo in raggi gamma. Si è concentrato su una regione che esclude il piano galattico (troppo pieno di sorgenti “normali”) e guarda verso il centro della Via Lattea.
Quello che ha trovato è:
- un eccesso di raggi gamma con energia intorno ai 20 GeV
- distribuiti in una struttura a alone sferico attorno al centro galattico
- che si adatta molto bene alla forma prevista per l’alone di materia oscura della Via Lattea (profilo tipo NFW) arXiv+1
La parte interessante è che lo spettro di questo segnale è compatibile con quello atteso da un certo tipo di particelle ipotetiche: le famose WIMP (Weakly Interacting Massive Particles).
Nell’interpretazione di Totani, il segnale potrebbe essere prodotto dall’annichilazione di WIMP con massa intorno a 0,5–0,8 TeV, circa 500 volte la massa del protone, che si scontrano e generano, tra le altre cose, fotoni gamma da 20 GeV. arXiv+1
Se è vero, sarebbe la prima volta che non vediamo solo l’effetto gravitazionale della materia oscura, ma anche una firma elettromagnetica indiretta della sua presenza.
Perché molti parlano di “prima osservazione diretta”
Qui bisogna fare un po’ di chirurgia semantica.
- Non stiamo vedendo la materia oscura in sé.
- Stiamo vedendo fotoni che potrebbero essere prodotti da particelle di materia oscura che si annichilano.
È “diretta” in questo senso: invece di dedurre la materia oscura da come tira le galassie, osserviamo un segnale energetico che potrebbe provenire dalle sue interazioni microscopiche. Un passo oltre la solita gravità.
La stampa generalista, ovviamente, traduce tutto in: “Gli scienziati hanno visto la materia oscura per la prima volta”.
Tecnicamente è un’esagerazione. Ma non è nemmeno fuffa pura: il segnale c’è, è statisticamente robusto e ha le caratteristiche giuste se la materia oscura è fatta di WIMP di quel tipo.
Tutti i “ma” (e ce ne sono parecchi)
La parte che nei titoloni finisce sotto il tappeto è la seguente: questo risultato è interessante, ma tutt’altro che conclusivo.
Vari punti critici:
Altre spiegazioni astrofisiche non sono escluse.
La regione intorno al centro galattico è un inferno di sorgenti: pulsar millisecondo, resti di supernova, raggi cosmici che interagiscono con gas e polveri… modellare il fondo è complicato e pieno di incertezze.Tensione con le osservazioni delle galassie nane.
Se le WIMP con quella massa e quella sezione d’urto esistono davvero, dovrebbero produrre un segnale gamma anche in altre zone ricche di materia oscura, come le galassie nane sferoidali. Lì, però, Fermi non vede niente di convincente, e questo limita parecchio lo spazio dei parametri.Critiche interne alla stessa comunità Fermi.
Esperti che lavorano da anni sui dati Fermi, come Miguel Ángel Sánchez Conde, ricordano che sia il modello del segnale sia quello del fondo sono ancora troppo incerti per dichiarare “prima osservazione di materia oscura”. Tradotto: bello, ma calma.Non è la prima “prima volta”.
Negli ultimi dieci anni abbiamo avuto:filamenti di materia oscura “visti” tramite lensing
piccoli grumi scovati dentro Einstein ring
altri eccessi gamma al centro galattico interpretati come possibili WIMP
Ogni volta si è parlato di “possibile prima evidenza diretta”. Nessuna ha retto all’esame definitivo.
In sintesi: il lavoro di Totani è serio, interessante e potenzialmente importante, ma non siamo al “caso chiuso”.
Se fosse vero, che cosa cambierebbe?
Se questo alone gamma fosse davvero prodotto da WIMP:
- avremmo la prima indicazione concreta di una particella che non appartiene al Modello Standard;
- potremmo stringere di molto le proprietà della materia oscura (massa, sezione d’urto, canali di annichilazione);
- gli esperimenti di rivelazione diretta sotto montagne, ghiacci e miniere avrebbero una mappa molto più precisa di cosa cercare e con quali parametri
Sarebbe uno di quei momenti da manuale di storia della fisica.
Proprio per questo i fisici stanno facendo esattamente la cosa giusta: non ci credono sulla parola.
Cosa succede adesso
Qui entra in gioco la parte noiosa ma fondamentale della scienza:
- altri gruppi dovranno rifare l’analisi sugli stessi dati Fermi, con modelli diversi del fondo;
- bisognerà cercare segnali simili in altre regioni, specialmente nelle galassie nane; IN2P3 Events Directory (Indico)
- i prossimi osservatori di raggi gamma, come il Cherenkov Telescope Array (CTA), potranno cercare la stessa firma con sensibilità migliore.
Solo se il segnale regge, riappare altrove e resta incompatibile con tutte le spiegazioni “banali”, allora si potrà cominciare a parlare seriamente di “abbiamo visto la materia oscura”.
Per ora, la versione onesta è:
abbiamo un indizio forte, elegante e perfettamente in linea con certe teorie. Ma resta un indizio.
Conclusione: tra hype e pazienza
Questa storia è l’ennesimo esempio del solito teatrino:
- il paper scientifico dice: “potrebbe essere, va verificato”;
- il comunicato stampa lo traduce in: “forse la prima volta che vediamo la materia oscura”;
- molti media leggono solo “prima volta” e si dimenticano il resto.
La verità sta nel mezzo: qualcosa c’è, non è rumore qualunque, e vale la pena seguirlo da vicino.
Ma se domani ti dicono che “la materia oscura è stata finalmente scoperta”, la risposta corretta resta: “Magari. Chiamatemi quando l’avrete vista due volte, in posti diversi, con strumenti diversi.”
