Un pianeta gigante potrebbe essere il tipo ideale di rilevatore di particelle. Il nostro sistema solare ne ha solo un paio disponibili, ed il più grande e il più vicino è Giove. I ricercatori Rebecca Leane (Stanford) e Tim Linden (Stoccolma) hanno pubblicato di recente uno studio che descrive come il gigante gassoso potrebbe contenere la chiave per trovare la sfuggente materia oscura.
La natura della materia oscura è uno dei più grandi misteri della fisica. Interagisce gravitazionalmente – possiamo vederlo tenere insieme galassie che altrimenti si allontanerebbero – ma non sembra interagire con la materia normale in altri modi.
Alcune teorie
Le teorie più popolari ipotizzano che la materia oscura sia un qualche tipo di particella che è troppo piccola o che interagisce troppo debolmente per essere facilmente osservata.
Ma la materia oscura dovrebbe essere anche in natura e potrebbe essere catturata gravitazionalmente da oggetti con grandi pozzi gravitazionali, come la Terra, il Sole e Giove.
Nel corso del tempo, la materia oscura potrebbe accumularsi all’interno di un pianeta o di una stella fino a quando non ci sarà una densità sufficiente da consentire a una particella di materia oscura di colpirne un’altra, annientandole entrambi. Anche se non possiamo vedere la materia oscura stessa, dovremmo essere in grado di vedere i risultati di una tale collisione. Questa, infatti, produrrebbe radiazioni ad alta energia sotto forma di raggi gamma.
Il telescopio Fermi
Il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA, lanciato nel 2008 su un razzo Delta II, da oltre un decennio sta esaminando il cielo alla ricerca di sorgenti di raggi gamma. I ricercatori Leane e Linden hanno utilizzato il telescopio per osservare Giove e hanno prodotto la prima analisi in assoluto dell’attività dei raggi gamma del pianeta gigante. Speravano di vedere le prove dell’eccesso di raggi gamma creati dall’annientamento della materia oscura all’interno di Giove.
Come spiega Leane, le dimensioni e la temperatura di Giove lo rendono un rilevatore di materia oscura ideale. “Poiché Giove ha una superficie ampia rispetto ad altri pianeti del sistema solare, può catturare più materia oscura. Ci si potrebbe chiedere perché non usare solo il sole ancora più grande (e molto più vicino). Il secondo vantaggio è perché Giove, avendo un nucleo più freddo del sole, dà alle particelle di materia oscura meno spinta termica“.
I risultati
Lo studio iniziale di Leane e Linden su Giove non ha ancora trovato la materia oscura. Tuttavia, hanno trovato un eccesso di raggi gamma a bassi livelli di energia, che richiederà strumenti migliori per studiare adeguatamente.
“Guardando avanti, sarà interessante vedere se i prossimi telescopi per raggi gamma MeV come AMEGO ed e-ASTROGAM troveranno raggi gamma gioviani, dove il telescopio Fermi non è riuscito. Forse Giove ha ancora dei segreti“.
Entrambi i telescopi AMEGO ed e-ASTROGRAM sono ancora in fase di progetto, ma potrebbero essere solo gli strumenti necessari per trovare la materia oscura.
Leane e Juri Smirnov (Ohio State), sono convinti che una tecnica simile potrebbe essere utilizzata anche per cercare la materia oscura negli esopianeti simili a Giove o nelle stelle fredde delle nane brune.
Gli esopianeti e le nane brune più vicini al centro della galassia, dove ci sono densità più elevate di materia oscura, dovrebbero apparire più caldi nell’infrarosso rispetto ai pianeti e alle stelle più lontani, a causa dell’annichilazione della materia oscura, più frequente nei loro nuclei.
Il James Webb Space Telescope potrebbe essere in grado di fornire un’indagine a infrarossi di un numero sufficiente di pianeti per corroborare questa teoria.
“Sia che troviamo prove di materia oscura in un esopianeta, o nel nostro gigante gassoso vicino la Terra, una tale scoperta segnerebbe un grande balzo in avanti nel nostro modello dell’universo”.
