Quando gli astrofisici guardano il bagliore dei raggi gamma da una galassia al di fuori della nostra, tutto ciò che vedono in genere è un piccolo punto perché la galassia è estremamente lontana. Così, quando una galassia appare come una macchia estesa, deve succedere qualcosa di straordinario che potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere meglio le proprietà dello spazio profondo.

Ora, scienziati, tra cui ricercatori del Laboratorio nazionale dell'acceleratore SLAC del Dipartimento dell'energia, hanno compilato il catalogo più dettagliato di tali blob utilizzando otto anni di dati raccolti con il Large Area Telescope (LAT) sul Fermi Gamma-Ray Space Telescope della NASA. le macchie, comprese 19 sorgenti di raggi gamma che non erano note per essere estese prima, fornire informazioni cruciali su come nascono le stelle, come muoiono, e come le galassie eruttano materia trilioni di miglia nello spazio.

intrigante, anche se, erano le regioni cosmiche dove non trovavano blob che gettavano nuova luce su due ingredienti particolarmente misteriosi dell'universo:la materia oscura - una forma invisibile di materia sei volte più diffusa della materia normale - e il campo magnetico che pervade lo spazio tra galassie e la cui origine è sconosciuta.

"Questi dati sono molto interessanti perché ci permettono di studiare alcuni dei processi più fondamentali nell'universo, e potrebbero potenzialmente portarci a scoprire una fisica completamente nuova, "dice la scienziata della NASA Regina Caputo, uno dei protagonisti del recente studio della collaborazione internazionale Fermi-LAT, che è stato pubblicato nel Giornale Astrofisico .

Ciuffi di materia oscura

Una delle cose che i ricercatori hanno cercato erano i blob di raggi gamma associati alle galassie compagne in orbita attorno alla nostra Via Lattea. Poiché il più debole di questi satelliti contiene pochissime stelle, si pensa che siano tenuti insieme dalla materia oscura.

Gli scienziati ritengono che la materia oscura possa essere costituita da particelle chiamate WIMP, che emetterebbero raggi gamma quando si scontrano e si distruggono a vicenda. Un segnale di blob di raggi gamma proveniente da una galassia satellitare ultradebole sarebbe un forte indizio dell'esistenza di WIMPS.

"Le nostre simulazioni di formazione di galassie prevedono che dovrebbero esserci più galassie satellitari di quelle che siamo stati in grado di rilevare nei sondaggi ottici, "Dice Caputo. "Alcuni di loro potrebbero essere così deboli che potremmo essere in grado di vederli solo se producessero raggi gamma a causa dell'annientamento della materia oscura".

Nel nuovo studio, i ricercatori di Fermi-LAT hanno cercato blob di raggi gamma associati a quelle galassie satellite previste. Non ne hanno trovati. Ma anche il fatto che siano venuti a mani vuote è un risultato importante:permetterà loro, negli studi futuri, definire la distribuzione della materia oscura nei satelliti della Via Lattea e la probabilità che le WIMP producano raggi gamma. Fornisce inoltre nuovi input per i modelli di evoluzione delle galassie.

Magnetismo cosmico debole

I ricercatori hanno anche usato i loro dati per ottenere maggiori informazioni sulla forza del campo magnetico tra le galassie, che sperano sarà un pezzo importante del puzzle nel determinare l'origine del campo.

Per questa parte dello studio, il team ha esaminato i blazar, galassie attive che sputano getti di plasma ad alta velocità lontano nello spazio. La sonda Fermi è in grado di rilevare i raggi gamma associati a getti che puntano in direzione della Terra.

I blazar appaiono come sorgenti puntiformi, ma un meccanismo che coinvolge il campo magnetico intergalattico potrebbe potenzialmente farli sembrare sorgenti estese, dice Manuel Meyer, un collega di Humboldt al Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) e un altro autore principale dello studio.

I ricercatori non hanno trovato alcuna macchia associata ai blazar. Ancora, questa mancata presentazione era un'informazione preziosa:ha permesso al team di calcolare che il campo magnetico è almeno un decimo di milionesimo miliardesimo più forte del campo magnetico terrestre. Il limite superiore del campo magnetico, un miliardo di volte più debole del campo terrestre, era già noto.

Il campo intergalattico è più forte di quanto i ricercatori si aspettassero, Meyer dice, e questa nuova informazione potrebbe aiutarli a scoprire se deriva da materiale versato nello spazio in tempi recenti o se è stato creato in processi avvenuti nella precedente storia cosmica.

Il magnetismo cosmico potrebbe anche avere legami con la materia oscura. In alternativa al modello WIMP, si propone che la materia oscura sia costituita da particelle più leggere chiamate assioni che potrebbero emergere dai raggi gamma (e riconvertirsi in essi) in presenza di un campo magnetico. "Affinché ciò avvenga, l'intensità del campo dovrebbe essere più vicina al suo limite superiore, anche se, " Dice Meyer. "È decisamente interessante prendere in considerazione questo meccanismo nei nostri studi sulla materia oscura, e lo stiamo facendo proprio ora nell'ambito della collaborazione Fermi-LAT."