Alla ricerca della materia oscura grazie alle pulsar

Un recente articolo pubblicato su Physical Review Letters ha presentato una nuova prospettiva sulla possibile composizione della materia oscura. Secondo questa teoria, se la materia oscura fosse costituita da particelle chiamate assioni, potremmo avere un modo per rilevarne la presenza attraverso il loro possibile bagliore vicino alle pulsar.

Nonostante le WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) siano state a lungo le candidate principali per la materia oscura, gli assioni sono un’alternativa intrigante. Inizialmente concepiti per risolvere questioni specifiche della fisica delle particelle, gli assioni sono diventati oggetto di interesse nel contesto della materia oscura. Curiosamente, il loro nome è in parte ispirato a una marca di detersivo per piatti popolare in America Latina, Axion, poiché si dice che “puliscono” alcune complicazioni nella fisica delle particelle.

Gli assioni sono teorizzati come particelle leggere e neutre, che interagiscono in modo molto debole con la materia ordinaria e con la luce. Caratteristiche che li rendono potenziali candidati per la materia oscura. Tuttavia, la luce prodotta dal decadimento degli assioni sarebbe così tenue che attualmente non può essere rilevata.

Ora, il nuovo studio introduce una prospettiva interessante. Gli assioni potrebbero essere generati in ambienti con campi magnetici estremamente intensi, come quelli vicino alle stelle di neutroni e ai buchi neri. Le pulsar, che sono stelle di neutroni che emettono intensi flussi di energia dai loro poli magnetici, rappresentano il luogo ideale per cercare questi segni. Le regioni polari delle pulsar potrebbero produrre un notevole numero di tali particelle, alcune delle quali potrebbero decadere in forma di luce. Pertanto, in teoria, la luce proveniente dal decadimento degli assioni dovrebbe essere presente nelle emissioni radio delle pulsar.

Gli autori dello studio hanno sviluppato un modello per stimare la quantità di luce che ci si potrebbe aspettare dal decadimento e quale spettro luminoso potrebbe produrre. Hanno confrontato il loro modello con le osservazioni di 27 pulsar vicine per verificare se fosse evidente un eccesso di luce radio che potesse essere associato al decadimento degli assioni.

Tuttavia, il team di ricerca non ha rilevato prove conclusive della loro esistenza. Le osservazioni hanno permesso di determinare limiti sulla loro massa, supponendo che essi esistano. Secondo i dati raccolti, gli assioni dovrebbero avere una massa compresa tra 10^-8 e 10^-5 elettronvolt, che è significativamente più leggera persino dei neutrini.

Un aspetto interessante di questo risultato è che non assume automaticamente che gli assioni costituiscano la materia oscura, ma si concentra semplicemente sulla loro esistenza. Si tratta di un test di fisica delle particelle più che di cosmologia, il che consente un approccio diretto nel vincolare la massa degli assioni. Tuttavia, il mistero della materia oscura rimane inalterato, e la questione resta aperta per ulteriori indagini.