Un team di astrofisici ha risolto il mistero della distribuzione dei raggi gamma nella nostra galassia della Via Lattea. Mentre alcuni ricercatori pensavano che la distribuzione suggerisse una forma di "materia oscura" non rilevabile, il team dell'Università della California, San Diego, ha proposto una spiegazione basata su modelli fisici standard della galassia.
In due articoli scientifici separati, il più recente dei quali appare nel numero del 10 luglio della rivista Physical Review Letters, gli astrofisici mostrano che questa distribuzione dei raggi gamma può essere spiegata dal modo in cui i "positroni di antimateria" dal decadimento radioattivo degli elementi, creato da enormi esplosioni di stelle nella galassia, si propagano attraverso la galassia. Ciò significa che, secondo gli scienziati, la distribuzione osservata dei raggi gamma non è una prova della materia oscura.
"Non vi è alcun grande mistero", ha affermato Richard Lingenfelter, ricercatore presso il Center for Astrophysics and Space Sciences della UC San Diego che ha condotto gli studi con Richard Rothschild, ricercatore anche presso la UCSD, e James Higdon, professore di fisica presso la Claremont collegi. "La distribuzione osservata dei raggi gamma è in effetti abbastanza coerente con l'immagine standard."
Negli ultimi cinque anni, le misurazioni dei raggi gamma dal satellite europeo INTEGRAL hanno lasciato perplessi gli astronomi, portando alcuni a sostenere che esistesse un "grande mistero" perché la distribuzione di questi raggi gamma attraverso diverse parti della galassia della Via Lattea non era come previsto.
Per spiegare la fonte di questo mistero, alcuni astronomi avevano ipotizzato l'esistenza di varie forme di materia oscura, che gli astronomi sospettano esistano - dagli insoliti effetti gravitazionali sulla materia visibile come stelle e galassie - ma non hanno ancora trovato.
Quello che si sa per certo è che la nostra galassia - e altre - sono piene di minuscole particelle subatomiche note come positroni, la controparte di antimateria degli elettroni tipici di tutti i giorni. Quando un elettrone e un positrone si incontrano nello spazio, le due particelle si annichilano e la loro energia viene rilasciata come raggi gamma. Cioè, l'elettrone e il positrone scompaiono e compaiono due o tre raggi gamma.
"Questi positroni nascono quasi alla velocità della luce e viaggiano migliaia di anni luce prima di rallentare abbastanza in dense nuvole di gas da avere la possibilità di unirsi a un elettrone per annichilarsi in una danza di morte", spiega Higdon. “Il loro rallentamento si verifica dalla resistenza di altre particelle durante il loro viaggio attraverso lo spazio. Il loro viaggio è anche ostacolato dalle molte fluttuazioni del campo magnetico galattico che le disperdono avanti e indietro mentre si muovono. Tutto ciò deve essere preso in considerazione nel calcolo della distanza media che i positroni percorrevano dai loro luoghi di nascita nelle esplosioni di supernova. "
"Alcuni positroni si dirigono verso il centro della Galassia, altri verso l'esterno della Via Lattea, noto come alone galattico, e alcuni sono intrappolati nelle braccia a spirale", ha detto Rothschild. "Mentre il calcolo in dettaglio è ancora molto al di là dei supercomputer più veloci, siamo stati in grado di utilizzare ciò che sappiamo su come gli elettroni viaggiano attraverso il sistema solare e cosa si può dedurre sul loro viaggio altrove per stimare come le loro controparti anti-materia permeano la galassia “.
Gli scienziati hanno calcolato che la maggior parte dei raggi gamma dovrebbe essere concentrata nelle regioni interne della galassia, proprio come è stato osservato dai dati satellitari, il team ha riferito in un articolo pubblicato il mese scorso sull'Astrophysical Journal.
"La distribuzione osservata dei raggi gamma è coerente con l'immagine standard in cui la fonte di positroni è il decadimento radioattivo di isotopi di nichel, titanio e alluminio prodotti in esplosioni di supernova di stelle più massicce del Sole", ha affermato Rothschild.
Nel loro documento di accompagnamento nel numero di Physical Review Letters di questa settimana, gli scienziati sottolineano che un'ipotesi di base di una delle spiegazioni più esotiche per il presunto mistero - decadimenti o annichilazioni della materia oscura - è viziata, poiché presume che i positroni si annichilino molto vicino alle stelle che esplodono da cui hanno origine.
"Abbiamo chiaramente dimostrato che non era così e che la distribuzione dei raggi gamma osservata dal satellite non era un rilevamento o un'indicazione di un" segnale di materia oscura "", ha detto Lingenfelter.
Fonte: UC San Diego
