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  02-05-2009: UNA PULSAR NEL GIARDINO DI CASA O UN SEGNALE DI MATERIA OSCURA? 
 ELENCO COMPLETO 
Il rivelatore Lat a bordo del satellite Fermi
Il rivelatore Lat a bordo del satellite Fermi

© Copyright Nasa


La missione Fermi ha visto nei raggi cosmici piů elettroni di alta energia di quanto ci si attendeva.

Fermi, la missione satellitare della Nasa alla quale l'Italia partecipa con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN, con le sezioni di Trieste/Udine, Padova, Pisa, Perugia, Roma2 e Bari ) e l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI), ha registrato nei raggi cosmici un eccesso di elettroni di altissima energia rispetto a quello che i ricercatori si aspettavano. Potrebbe trattarsi del prodotto di una sorgente astrofisica di particelle particolarmente potente ed energetica (come una pulsar), vicino a noi ma ancora sconosciuta. Potrebbe per? anche essere un nuovo segnale di materia oscura, dopo quello che sembra essere stato osservato dall'esperimento orbitante Pamela (a guida italiana) e i cui risultati sono stati recentemente pubblicati da Nature.

La ricerca
La scoperta degli elettroni in eccesso realizzata dalla collaborazione Fermi sar? pubblicata il 4 maggio sulla prestigiosa rivista scientifica americana Physical Review Letters e sar? presentata alla comunit? scientifica nel corso di due conferenze internazionali: oggi a Denver (Colorado, Usa) e il 4 maggio a Parigi. Il risultato ? stato ottenuto grazie al fondamentale contributo del gruppo di ricerca italiano di Fermi. I nostri ricercatori, utilizzando in maniera innovativa il rivelatore LAT (Large Area Telescope) collocato a bordo del satellite, hanno misurato con grandissima precisione la distribuzione del flusso di elettroni che arrivano fino a noi in funzione della loro energia, cio? il loro spettro. Gli elettroni, a differenza degli altri raggi cosmici, perdono molta parte della loro energia durante il loro viaggio nella galassia interagendo con i campi magnetici e la radiazione interstellare. Dal momento che non conosciamo sorgenti di particelle energetiche molto vicine a noi, il flusso sarebbe dovuto essere prevalentemente "soffice", cio? particolarmente ricco di elettroni di bassa energia. Invece non ? accaduto: lo spettro degli elettroni osservato dai ricercatori di Fermi ha un'abbondante componente di altissima energia (che arriva fino a 1 TeV, cio? mille miliardi di elettronVolt).
Questo studio, oltre a toccare problematiche tradizionali di astrofisica (come l?origine, la propagazione e l'interazione dei raggi cosmici con il materiale interstellare, e i campi magnetici e di radiazione che permeano la nostra galassia), ? destinato sopratutto ad aprire una nuova frontiera di discussione sulla nostra conoscenza e comprensione dell?universo. "La misura dello spettro degli elettroni- spiega Ronaldo Bellazzini ricercatore dell'INFN che coordina il gruppo italiano - ha caratteristiche sorprendenti e inaspettate e richiede di modificare il modello convenzionale di origine e propagazione degli elettroni dei raggi cosmici". "Una possibile chiave di lettura dei dati registrati da Fermi - prosegue Bellazzini - ? che l?eccesso di elettroni di alta energia sia dovuto alla loro copiosa produzione nel processo di annichilazione della materia oscura che permea la nostra galassia. Va per? detto che, anche se questo ? del tutto plausibile ed eccitante, rimane ancora molto ipotetico. Questa interpretazione, infatti, si potr? prendere in considerazione in maniera pi? solida solo quando tutte le altre spiegazioni, basate su un universo cos? come lo abbiamo conosciuto fino ad ora, dovessero fallire: insomma, se non troveremo una pulsar nel giardino di casa, cio? molto vicino alla Terra, cominceremo a pensare alla materia oscura".
"Effettivamente di pulsar nuove, mai rivelate prima nelle frequenze radio ed inoltre piuttosto vicine, se ne sono gi? scoperte almeno un paio", dice Patrizia Caraveo, responsabile INAF per Fermi. "Non ? quindi escluso che siano loro le responsabili del surplus di elettroni, un risulato comunque interessante e da seguire con attenzione", conclude Caraveo.


Lo strumento
La scoperta ? stata possibile grazie alla misura dello spettro degli elettroni, eseguita con una precisione senza precedenti dal LAT. Progettato e realizzato con un contributo essenziale della collaborazione italiana, il LAT ? un rivelatore di raggi gamma, cio? di fotoni di alta energia. Per evitare che altre particelle molto pi? abbondanti dei fotoni gamma inquinino il segnale, il LAT ? stato dotato di uno schermo in grado di rigettare le particelle che non sono fotoni e che hanno un'energia inferiore ai 20 GeV. Lo schermo quindi non blocca le particelle di energia superiore a questa soglia perch? si ? ritenuto che il loro studio potesse essere comunque interessante. Questa misura dello spettro degli elettroni ? stata quindi realizzata utilizzando i dati registrati dallo strumento in un modo innovativo perch?, invece di studiare i fotoni gamma, i ricercatori hanno analizzato in modo estremamente accurato i segnali di tutte quelle particelle che non sono state bloccate dallo schermo in virt? della loro alta energia.

La materia oscura
I fisici hanno ipotizzato l'esistenza della materia oscura sulla base dei suoi effetti gravitazionali sulla luce e sulla materia ordinaria, cio? quella di cui ? fatto tutto ci? che conosciamo nell'universo, come le stelle, i pianeti e i gas interstellari. Sebbene gli studi suggeriscano che la materia oscura sia ben 5 volte pi? abbondante della materia ordinaria (la materia oscura dovrebbe infatti costituire circa un quarto del nostro universo, mentre quella ordinaria appena il 5%), nessuno l'ha mai rivelata direttamente o ne ha definito le caratteristiche: ? infatti "invisibile" ai nostri occhi e ai nostri strumenti.


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