La materia oscura, uno dei più grandi enigmi della cosmologia moderna, potrebbe essere stata finalmente osservata in modo diretto. Un nuovo studio condotto dal professor Tomonori Totani dell'Università di Tokyo, pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, riporta la rilevazione di un peculiare segnale di raggi gamma proveniente dal centro della Via Lattea, compatibile con le previsioni teoriche sull'annichilazione di particelle di materia oscura. Se confermata, questa scoperta rappresenterebbe la prima evidenza diretta di una sostanza che costituisce circa l'85% della massa dell'universo ma che fino ad oggi è rimasta invisibile a qualsiasi strumento di osservazione.
Il mistero della materia oscura affonda le radici negli anni Trenta del secolo scorso, quando l'astronomo svizzero Fritz Zwicky osservò che numerose galassie si muovevano a velocità di gran lunga superiori a quelle che la loro massa visibile avrebbe dovuto consentire. Per spiegare questo comportamento anomalo, Zwicky ipotizzò l'esistenza di una struttura invisibile capace di fornire l'attrazione gravitazionale necessaria a mantenere coese le galassie. Da allora, gli scienziati hanno potuto studiare la materia oscura solo indirettamente, attraverso i suoi effetti gravitazionali sulla materia ordinaria: essa non interagisce con la forza elettromagnetica e quindi non assorbe, riflette né emette luce in alcuna lunghezza d'onda dello spettro.
La ricerca si è concentrata sull'ipotesi delle WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), particelle massicce debolmente interagenti che potrebbero costituire la materia oscura. Secondo i modelli teorici, queste particelle avrebbero una massa superiore a quella dei protoni e interagirebbero talmente debolmente con la materia ordinaria da risultare estremamente difficili da rilevare. Tuttavia, quando due WIMP collidono, dovrebbero annichilirsi reciprocamente rilasciando particelle energetiche, tra cui fotoni di raggi gamma con energie specifiche e caratteristiche.
Utilizzando i dati del telescopio spaziale Fermi Gamma-ray Space Telescope della NASA, Totani ha individuato un segnale di raggi gamma con un'energia fotonica di 20 gigaelettronvolt (equivalenti a 20 miliardi di elettronvolt) che si estende in una struttura simile a un alone verso il centro della Via Lattea. "L'emissione di raggi gamma corrisponde strettamente alla forma attesa dall'alone di materia oscura", ha dichiarato il ricercatore, sottolineando come lo spettro energetico misurato coincida con le previsioni dei modelli per l'annichilazione di WIMP ipotetiche con masse circa 500 volte superiori a quella del protone.
L'aspetto più rilevante della scoperta risiede nell'impossibilità di attribuire facilmente questo pattern di raggi gamma ad altre sorgenti conosciute o a processi astrofisici convenzionali. Totani esclude che il segnale possa derivare da fenomeni ordinari come l'interazione di raggi cosmici con il gas interstellare o l'emissione da pulsar, rendendo l'ipotesi della materia oscura la spiegazione più plausibile. "Se questa interpretazione è corretta, segnerebbe la prima volta nella storia dell'umanità in cui abbiamo 'visto' la materia oscura", ha affermato lo scienziato, aggiungendo che ciò implicherebbe la scoperta di una nuova particella non inclusa nell'attuale modello standard della fisica delle particelle.
Nonostante l'entusiasmo, il ricercatore giapponese mantiene la necessaria cautela scientifica, sottolineando come la conferma indipendente sia essenziale. Altri gruppi di ricerca dovranno analizzare i medesimi dati per verificare che la radiazione simile a un alone derivi effettivamente dall'annichilazione di materia oscura e non da altre sorgenti astrofisiche ancora sconosciute. La metodologia utilizzata da Totani si basa sull'analisi spettrale dei raggi gamma raccolti dal rivelatore Large Area Telescope a bordo del satellite Fermi, che orbita intorno alla Terra dal 2008 mappando continuamente il cielo nelle alte energie.
Un ulteriore supporto all'ipotesi potrebbe giungere dall'identificazione della stessa firma gamma in altre regioni ricche di materia oscura. Le galassie nane che orbitano all'interno dell'alone della Via Lattea sono considerate particolarmente promettenti per questo tipo di ricerca, poiché presentano un rapporto materia oscura-materia ordinaria estremamente elevato. L'accumulo di ulteriori dati nei prossimi anni potrebbe fornire evidenze ancora più solide sull'origine del segnale, permettendo di escludere definitivamente spiegazioni alternative.