Quei misteriosi raggi X non sarebbero materia oscura, alla fine

Finalmente sappiamo qualcosa sul misterioso flusso di raggi X osservato dai telescopi orbitali della NASA e dell'ESA due anni fa.
7.9.16
Perseus A. Immagine: Chandra/NASA

Un paio di anni fa gli astronomi hanno registrato un bizzarro segnale di raggi X nei dati provenienti sia dal telescopio orbitale della NASA Chandra che dal XMM-Newton dell'ESA. All'inizio è comparso nelle osservazioni della galassia Perseus raccolte da entrambi gli strumenti, poi ha finito per essere semplicemente ovunque. XMM-Newton ha scoperto che lo stesso segnale era presente in altre 73 galassie: un'emissione di raggi X a una frequenza insospettabile. Si è pensato subito alla materia oscura per spiegare il fenomeno.

Ovviamente, dato che la materia oscura è oscura, non è particolarmente incline allo sputare fuori raggi X. Piuttosto, potrebbe trattarsi di determinate particelle di materia oscura che emettono raggi X quando decadono. È la teoria alla base di una spiegazione potenziale per la materia oscura: i neutrini sterili. Queste particelle ipotetiche interagiscono solo attraverso la gravità, come la materia oscura, ma, mentre decadono, emetterebbero un bagliore a raggi X. Non abbiamo ancora individuato i neutrini sterili, per via della estrema sensibilità necessaria per farlo. Infatti, i raggi X osservati da Chandra e XMM-Newton erano al limite massimo delle capacità degli strumenti.

Da quel che sembra, dunque, questi segnali non sarebbero poi così oscuri o misteriosi. Stando ai ricercatori del Max Planck Institute for Nuclear Physics a Heidelberg, con tutta probabilità sono il prodotto del comportamento subdolo di alcuni ioni di zolfo ad alta carica. La teoria è esposta in un articolo di ricerca postato di recente sul server di arXiv e previsto per la pubblicazione su Astrophysical Journal.

Nel medium caldo che si trova spesso tra galassie che appartengono allo stesso cluster è facile trovare atomi ionizzati—atomi che sono stati privati dei loro elettroni e diventano nuclei nudi di pura carica positiva. Questi nuclei amano rubare elettroni da altre particelle, compresi gli atomi di idrogeno con cui sono mescolati. Così gli ioni di zolfo succhiano via questi elettroni e poi li risputano fuori come raggi X.

Gli scienziati del Max Planck hanno testato la teoria in laboratorio, intrappolando alcuni atomi di zolfo in un vacuum e poi bombardandoli di elettroni. Gli elettroni hanno spinto via gli altri elettroni dagli atomi di zolfo, trasformandoli in ioni carichi. I fisici allora hanno spento il raggio e sono rimasti ad osservare cosa succedeva mentre gli ioni rubavano elettroni da altre molecole in giro. Il risultato è stata un'emissione di raggi X ad energie intorno ai 3.47 kiloelettronvolt. Molto vicino a quello che è stato registrato da Chandra e da XMM-Newton.

"Questa intrigante flusso di raggi X si forma da uno scambio di carica tra ioni di zolfo completamente nudi e idrogeno atomico," spiega il gruppo di ricerca del Max Planck.

Non si tratta di un passo indietro grave per il campo di ricerca sulla materia oscura, in linea di massima. La spiegazione fornita dall'articolo in questione era già stata predetta da un altro gruppo di astrofisici, l'anno scorso. Inoltre, il flusso di emissione di raggi X non rispecchiava le distribuzioni di materia oscura note nello spazio. Ad ogni modo, proprio perché i cacciatori di materia oscura sono rimasti a mani vuote, è il momento buono per tirare fuori nuove teorie di frontiera. Guai a smettere.