L’ooservatorio per raggi X Chandra. Crediti: Nasa
È stato accettato per la pubblicazione nella rivista The Astrophysical Journal lo studio guidato dall’astrofisico italiano Nico Cappelluti, attualmente ricercatore all’Università di Miami (Usa), su un possibile rilevazione del neutrino sterile, un ipotetico prodotto del decadimento della materia oscura.
Siccome l’anteprima dell’articolo scientifico aveva suscitato un notevole interesse, Media Inaf aveva già intervistato Cappelluti sull’argomento. Ora che il nuovo studio ha superato tutti i passaggi di revisione prima di essere mandato alle stampe, riassumiamo brevemente di cosa si tratta, visto che potrebbe essere una delle più importanti scoperte del secolo.
La ricerca ha preso in considerazione i dati raccolti da quattro osservatori spaziali per raggi X, Chandra e Nustar della Nasa, Xmm-Newton dell’Esa e Suzaku della Jaxa, per trovare l’origine di una particolare sorgente di luce che tutti i telescopi hanno rilevato, sebbene in zone differenti di cielo.
«Usiamo telescopi speciali per catturare la luce in raggi X nel cielo, dai quali abbiamo catturato un inaspettato spettro di luce, non prodotto da qualunque processo noto di emissione atomica», spiega Cappelluti. «Questa riga di emissione viene ora chiamata a 3.5 keV (kilo elettronvolt). Una possibile interpretazione è che venga prodotta dal decadimento di materia oscura».
Nico Cappelluti, ricercatore alla Miami University
Questa riga di emissione d’origine sconosciuta era già stata osservata nel 2014 in un ammasso di galassie da uno degli autori del nuovo studio, Esra Bulbul dello Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
«Non abbiamo veramente idea di cosa sia questa riga di emissione a 3.5 keV, ma una teoria suggerisce che potrebbe essere un neutrino sterile, anche conosciuto come materia oscura in decadimento», conferma Bulbul. «La cosa veramente interessante dello studio guidato da Cappelluti è che ha trovato questa riga a 3.5 keV all’interno della nostra galassia».
Il nuovo studio ha potuto dunque dimostrare che il processo all’origine di questa misteriosa emissione non è una qualche transizione dovuta a gas caldo, e neanche un meccanismo noto come “scambio di carica”.
Rappresentazione di una galassia come la Via lattea immersa in un alone di materia oscura. Crediti: Eso/L Calçada.
La distribuzione del flusso della riga a 3.5 keV in tutte le osservazioni fatte nella Via Lattea è invece consistente con il modello di warm dark matter sterile neutrino, e suggerisce come possibili candidati neutrini dotati di massa, dunque non relativistici, che decadono in un fotone e in un neutrino normale.
«Se confermato, questo ci svelerà cosa sia la materia oscura, potrebbe essere una delle scoperte più importanti nella fisica», commenta infine Cappelluti. «Ma dobbiamo ancora lavorare per raggiungere la certezza statistica del nostro rilevamento, così ora stiamo mettendo insieme una task force per la caccia al neutrino sterile».
Gli obbiettivi di tale gruppo d’assalto alla materia oscura sono di passare pazientemente al setaccio tutti i dati disponibili attualmente, fino a che non saranno possibili osservazioni più approfondite con nuovi telescopi spaziali, come il giapponese Hitomi-bis, il cui lancio è previsto nel 2021. Ma una risposta definitiva si potrà avere solamente con il futuro telescopio spaziale europeo Athena, pronto – se tutto va bene – fra una decina d’anni.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo “Searching for the 3.5 keV Line in the Deep Fields with Chandra: the 10 Ms observations“, Nico Cappelluti, Esra Bulbul, Adam Foster, Priyamvada Natarajan, Megan C. Urry, Mark W. Bautz, Francesca Civano, Eric Miller e Randall K. Smith