Alla ricerca dell’energia oscura nel cuore del Gran Sasso
Ribbons of dust festoon the galaxy NGC 613 in this new image from the NASA/ESA Hubble Space Telescope. NGC 613 is classified as a barred spiral galaxy for the bar-shaped band of stars and dust crossing its intensely glowing centre. About two thirds of spiral galaxies show a characteristic bar shape like NGC 613 — our own galaxy appears to have one of these bars through its midline as well. NGC 613 lies 65 million light-years away in the constellation of Sculptor (The Sculptor). It was first noted by the English astronomer William Herschel in 1798 and later by John Louis Emil Dreyer, a Danish–Irish astronomer, who recorded the object in his 1888 New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars — hence the letters "NGC". NGC 613's core looks bright and uniformly white in this image as a result of the combined light shining from the high concentration of stars packed into the core, but lurking at the centre of this brilliance lies a dark secret. As with nearly all spiral galaxies, a monstrous black hole resides at the heart of NGC 613. Its mass is estimated at about ten times that of the Milky Way's supermassive black hole and it is consuming stars, gas and dust. As this matter descends into the black hole's maw it radiates away energy and spews out radio waves. However, when looking at the the galaxy in the optical and infrared wavelengths used to take this image, there is no trace of the dark heart. A version of this image was entered into the Hubble's Hidden Treasures image processing competition by contestant Robert Gendler.
Un team dell’Università di Cambridge guidato da Sunny Vagnozzi e da Luca Visinelli ha messo a punto un esperimento che avrebbe dovuto catturare la materia oscura. Per riuscire nell’impresa, il gruppo di studiosi ha creato una trappola per la materia oscura formata da un cilindro contenente xenon puro. Come luogo perfetto per portare avanti questo esperimento è stato scelto il cuore del Gran Sasso, in modo tale che la trappola fosse protetta da 1400 metri di roccia. Secondo le previsioni degli scienziati, gli atomi di xenon avrebbero dovuto catturare le particelle leggerissime di materia oscura. Nonostante questo non sia successo, l’esperimento è stato tutt’altro che fallimentare. Il risultato ottenuto è ancora migliore di quello che ci si aspettava: la trappola nel cuore del Gran Sasso potrebbe aver catturato l’energia oscura!
L’esperimento Xenon1T nel cuore del Gran Sasso
L’obiettivo principale dell’esperimento Xenon1T era quello di catturare la materia oscura. Come dice il nome, l’elemento con il ruolo più importante in questo studio è proprio lo xenon. Infatti, la trappola per la materia oscura è stata costruita utilizzando un grande cilindro contenente xenon ultra puro. La quantità di questo elemento necessaria all’esperimento è elevata, di oltre tre tonnellate e allo stato liquido. Questo sofisticato strumento è stato posizionato nel cuore del Gran Sasso, protetto da oltre 1400 metri di roccia. Il compito principale dello xenon era quello di intrappolare nei propri atomi le piccolissime particelle di materia oscura. I risultati ottenuti si sono rivelati diversi da quelli che gli scienziati si aspettavano. Infatti, la trappola nel Gran Sasso non ha catturato la materia oscura, ma qualcosa di ancora più stupefacente: l’energia oscura.
Lo studio dell’energia oscura nel cuore del Gran Sasso
Per comprendere come si sia arrivati a questo risultato è necessario fare un passo indietro e analizzare gli eventi del 2020. Lo scorso anno, infatti, il team di scienziati che stava osservando la trappola nel Gran Sasso ha osservato delle anomalie. Per cercare di dare una spiegazione a questi strani eventi, gli studiosi hanno avanzato l’ipotesi di un fenomeno chiamato “schermatura dei chameleons”. Questi ultimi non sono altro che delle particelle ipotetiche con lo scopo di spiegare l’energia oscura.
“Nel modello che abbiamo discusso i chameleons sono particelle ipotetiche la cui massa dipende dall’ambiente circostante: è proporzionale alla densità della materia attorno, quindi sono molto pesanti nelle rocce e quasi senza massa quando viaggiano nello spazio. Questa proprietà di schermatura è molto importante, perché sappiamo che la relatività generale funziona molto bene a livello locale, quindi ne vogliamo alterare le proprietà solo a livello cosmologico su cui l’energia oscura agisce”
Luca Visinelli
Un’ulteriore ipotesi per quanto riguarda l’energia oscura
Un’altra ipotesi avanzata dagli studiosi per spiegare gli eventi anomali registrati da Xenon1T riguarda gli assioni provenienti dal Sole. Anche in questo caso si tratta di particelle ipotetiche, ma meno sofisticate rispetto ai chameleons. Secondo questa ipotesi, il segnale anomalo registrato è stato causato da una fluttuazione casuale generata dagli assioni. Tuttavia, secondo i calcoli degli studiosi, la quantità di assioni necessaria per un segnale come quello rilevato da Xenon1T sarebbe troppo elevata. Infatti, un numero così alto di particelle avrebbe dovuto alterare l’evoluzione di stelle anche più pesanti del Sole e questo è in conflitto con le osservazioni fatte. L’ipotesi della schermatura dei chameleons è al momento la più sensata, tuttavia saranno necessarie alte informazioni e altri studi per confermarla. La ricerca di materia ed energia oscura nel cuore del Gran Sasso continua!