Il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA ha trovato un segnale al centro della vicina galassia di Andromeda che potrebbe indicare la presenza della sostanza misteriosa nota come materia oscura. Il segnale dei raggi gamma è simile a quello visto da Fermi al centro della nostra galassia, la Via Lattea.

I raggi gamma sono la forma di luce a più alta energia, prodotto dai fenomeni più energetici dell'universo. Sono comuni nelle galassie come la Via Lattea perché i raggi cosmici, particelle che si muovono alla velocità della luce, producono raggi gamma quando interagiscono con le nubi di gas interstellari e la luce delle stelle.

Sorprendentemente, gli ultimi dati di Fermi mostrano che i raggi gamma di Andromeda, noti anche come M31, sono confinati al centro della galassia invece di diffondersi ovunque. Per spiegare questa distribuzione insolita, gli scienziati propongono che l'emissione possa provenire da diverse fonti indeterminate. Uno di questi potrebbe essere la materia oscura, una sostanza sconosciuta che costituisce la maggior parte dell'universo.

"Ci aspettiamo che la materia oscura si accumuli nelle regioni più interne della Via Lattea e in altre galassie, ecco perché trovare un segnale così compatto è molto eccitante, " ha detto lo scienziato capo Pierrick Martin, un astrofisico presso il Centro Nazionale per la Ricerca Scientifica e l'Istituto di Ricerca in Astrofisica e Planetologia di Tolosa, Francia. "M31 sarà una chiave per capire cosa questo significhi sia per Andromeda che per la Via Lattea".

Un articolo che descrive i risultati apparirà in un prossimo numero di The Giornale Astrofisico .

Un'altra possibile fonte di questa emissione potrebbe essere una ricca concentrazione di pulsar nel centro di M31. Queste stelle di neutroni rotanti pesano il doppio della massa del sole e sono tra gli oggetti più densi dell'universo. Un cucchiaino di materia di stelle di neutroni peserebbe un miliardo di tonnellate sulla Terra. Alcune pulsar emettono la maggior parte della loro energia nei raggi gamma. Poiché M31 è a 2,5 milioni di anni luce di distanza, è difficile trovare pulsar individuali. Per verificare se i raggi gamma provengono da questi oggetti, gli scienziati possono applicare ciò che sanno sulle pulsar dalle osservazioni nella Via Lattea alle nuove osservazioni a raggi X e radio di Andromeda.

Ora che Fermi ha rilevato una firma di raggi gamma simile sia in M31 che nella Via Lattea, gli scienziati possono utilizzare queste informazioni per risolvere i misteri all'interno di entrambe le galassie. Per esempio, M31 emette pochi raggi gamma dal suo grande disco, dove si formano la maggior parte delle stelle, indicando un minor numero di raggi cosmici che vagano lì. Poiché di solito si pensa che i raggi cosmici siano correlati alla formazione stellare, l'assenza di raggi gamma nelle parti esterne di M31 suggerisce o che la galassia produce raggi cosmici in modo diverso, o che possono fuggire dalla galassia più rapidamente. Lo studio di Andromeda può aiutare gli scienziati a comprendere il ciclo di vita dei raggi cosmici e come è collegato alla formazione stellare.

"Non comprendiamo appieno il ruolo dei raggi cosmici nelle galassie, o come viaggiano attraverso di loro, " disse Xian Hou, un astrofisico presso gli Osservatori dello Yunnan, Accademia cinese delle scienze a Kunming, Cina, anche uno scienziato capo in questo lavoro. "M31 ci permette di vedere come si comportano i raggi cosmici in condizioni diverse da quelle della nostra galassia."

La scoperta simile sia nella Via Lattea che in M31 significa che gli scienziati possono usare le galassie come modelli l'uno per l'altro quando fanno osservazioni difficili. Mentre Fermi può fare osservazioni più sensibili e dettagliate del centro della Via Lattea, la sua vista è parzialmente oscurata dall'emissione dal disco della galassia. Ma i telescopi vedono Andromeda da un punto di osservazione esterno impossibile da raggiungere nella Via Lattea.

"La nostra galassia è così simile ad Andromeda, ci aiuta davvero poterlo studiare, perché possiamo saperne di più sulla nostra galassia e sulla sua formazione, " ha detto la co-autrice Regina Caputo, uno scienziato ricercatore presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "È come vivere in un mondo dove non ci sono specchi ma hai un gemello, e puoi vedere tutto ciò che è fisico del gemello."

Sebbene siano necessarie ulteriori osservazioni per determinare la fonte dell'eccesso di raggi gamma, la scoperta fornisce un entusiasmante punto di partenza per saperne di più su entrambe le galassie, e forse sulla natura ancora elusiva della materia oscura.

"Abbiamo ancora molto da imparare sul cielo di raggi gamma, " disse Caputo. "Più informazioni abbiamo, più informazioni possiamo inserire nei modelli della nostra galassia."