La missione Glast
Osservazioni con GLAST di righe in emissione dovute al decadimento di particelle supersimmetriche
Il problema della materia oscura è uno dei problemi pi&ùgrave pressanti che assillano i cosmologi moderni. Anche se le pi&ùgrave recenti osservazioni dimostrerebbero che l´universo è piatto caratterizzato da un´espansione accelerata ed eterna, la materia oscura contribuisce a limitare l´effetto di accelerazione e provoca notevoli effetti sulle curve di rotazioni delle galassie a spirale contribuendo alla loro stabilità nel tempo.
Sin dalla scoperta degli effetti della materia oscura si riteneva che si trattasse di materia che emetteva radiazione elettromagnetica in bande differenti dello spettro, varie furono le ipotesi, tra cui quelle di nubi di polvere e buchi neri. Osservazioni nei raggi X e infrarosse, prima effettuate con i satelliti muniti di strumentazione X UHURU poi con EINSTEIN e l´osservatorio infrarosso IRAS mostrarono la presenza di questa materia, anzi EINSTEIN e successivamente ROSAT scoprirono che anche gli ammassi di galassie erano avvolti da gas ad elevata temperatura emittente X.
Ad un´accurata valutazione della massa di questa nuova materia apparve subito chiaro che non era sufficiente a spiegare il moto rotazionale delle galassie e nemmeno il moto locale di queste galassie all´interno degli ammassi.
Era dunque necessario ipotizzare un nuovo tipo di materia, una materia che non emette radiazione elettromagnetica. Tra le teorie che pi&ùgrave di tutte hanno preso piede troviamo la teoria supersimmetrica. Essa prevede ad ogni fermione un bosone supersimmetrico e viceversa. Queste particelle dovrebbero tutte possedere una massa elevata. La particella supersimmetrica pi&ùgrave leggera è attualmente la candidata pi&ùgrave promettente per descrivere la presenza della materia oscura ed è stata chiamata c . Si tratta di una particella neutra, da cui il nome di neutralino, e stabile soltanto se la parità R non viene violata. La teoria supersimmetrica è una necessità nella teoria delle superstringhe, teoria che prevede l´unificazione delle forze della natura. Gli esperimenti compiuti con i moderni acceleratori di particelle hanno consentito di stimare un intervallo di massa entro il quale la massa a riposo del neutralino è compresa. In realtà questo intervallo è ancora molto ampio essendo limitato alle basse energie a 30 GeV e alle alte energia intorno a 10 TeV. Se il neutralino fosse il principale costituente della materia oscura, GLAST potrebbe osservare gli effetti della sua annichilazione in gg o gZ, cioè righe in emissione con energia:
o nel secondo caso con energia:
GLAST cercherà la presenza di righe gamma in emissione ad energie superiori a 30 GeV grazie anche alla sensibilità del telescopio LAT e alla sua risoluzione spettrale che dovrebbe raggiungere il 4%.
Ma dove osservare? Diversi modelli di distribuzione della materia oscura sono stati proposti, simulazioni al calcolatore sembrano per&ògrave confermare che i modelli pi&ùgrave corretti prevedano una densità di materia oscura crescente verso il centro galattico. Alcune simulazioni per&ògrave dimostrerebbero che GLAST sarebbe in grado di osservare righe in emissione del neutralino sia presso il centro galattico che nell´alone galattico. In quest´ultimo caso, a causa delle minori velocità, la riga in emissione dovrebbe presentarsi pi&ùgrave stretta e in compagnia di una forte emissione in continuo prodotta da annichilazione in getti di quark e che dovrebbe essere osservabile con GLAST.
Per saperne di più (per gentile concessione della rivista "Le scienze" - file PDF)
