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La materia oscura resta il buco nero concettuale della fisica contemporanea, nel senso che nessuno sa davvero cosa sia, eppure adesso c’è chi sostiene che il rivelatore migliore a disposizione lo abbiamo praticamente sotto casa, a poche centinaia di milioni di chilometri. Parliamo dei pianeti giganti del sistema solare, Giove e Saturno in testa, trasformati in laboratori naturali per dare la caccia a una sostanza che non emette luce, non riflette nulla e si manifesta soltanto attraverso l’impronta gravitazionale che lascia sull’universo.
Il punto di partenza è noto da decenni. L’esistenza della materia oscura si deduce da come si muovono le galassie, non da un’osservazione diretta, e questo la rende maledettamente sfuggente. Alcuni fisici guardano alla supersimetria come possibile chiave interpretativa, sperando che una sua eventuale conferma sperimentale apra una finestra sulla natura di questa componente invisibile. Fino a oggi, però, nessun esperimento è riuscito a metterle le mani addosso.
Buchi neri supermassicci, un indizio che cambia il quadro
Gli astrofisici hanno ottime ragioni per pensare che i buchi neri supermassicci annidati al centro delle galassie conosciute siano coinvolti in profondità nei processi che ne condizionano formazione ed evoluzione. La novità, emersa da poco, è che ci sarebbero indizi di un ruolo della materia oscura proprio nella nascita di questi mostri gravitazionali. Se l’ipotesi venisse confermata, le ramificazioni sarebbero parecchie e toccherebbero la cosmologia nel suo insieme.
Il modello corrente prevede che i giganti al centro delle galassie si formino a partire da buchi neri molto più piccoli, che divorano stelle vicine, inghiottono enormi quantità di gas e in certi casi si fondono con altri buchi neri. È un processo lento, che richiede miliardi di anni. Senza tutto quel tempo a disposizione, semplicemente non riuscirebbero a raggiungere le dimensioni smisurate che osserviamo. Resta però in piedi la domanda principale, quella che nessuno ha ancora sciolto: cosa è fatta la materia oscura e come si fa a intercettarla.
Giove e Saturno come rivelatori naturali
L’idea di usare i pianeti giganti come strumenti di indagine non nasce ieri. Nel 1992 i teorici giapponesi M. Kawasaki, H. Murayama e T. Yanagida pubblicarono un lavoro dal titolo eloquente, che si chiedeva se una materia oscura fortemente interagente potesse essere una sorgente di calore per Giove. In sostanza, suggerivano che corpi come Giove o Saturno potessero fornire informazioni preziose grazie ai loro effetti termici.
Da allora molti astrofisici hanno lavorato su quella traccia, ma il salto di qualità è arrivato con Carlos Blanco, ricercatore dell’Università di Princeton. Blanco e il suo gruppo hanno condotto i test più stringenti mai realizzati per capire se il bagliore ultravioletto emesso dalle atmosfere dei pianeti più grandi del sistema solare derivi, almeno in parte, dall’interazione indiretta tra materia oscura e materia ordinaria. L’idea circolava già, certo, ma il livello di precisione raggiunto è inedito.
L’ipotesi è affascinante nella sua linearità. Annichilandosi con sé stessa dentro l’atmosfera dei pianeti più massicci, la materia oscura potrebbe ionizzare l’idrogeno molecolare e generare un’emissione di luce ultravioletta più intensa di quanto ci si aspetterebbe considerando soltanto altri fenomeni, come l’impatto della radiazione cosmica. Per verificarlo, il gruppo ha passato al setaccio le osservazioni raccolte dalle sonde spaziali su Saturno, Giove, Nettuno e Urano, cercando qualsiasi eccesso ultravioletto non spiegabile in altro modo.
Il risultato mette sul tavolo uno dei vincoli più solidi ottenuti finora in questo campo e affianca il lavoro dei rivelatori costruiti sulla Terra. La materia oscura continua a non farsi trovare, ma il cerchio si stringe. La ricerca di Blanco apre inoltre uno scenario interessante per i telescopi ultravioletti di prossima generazione, che potrebbero tracciare con precisione l’emissione di esopianeti giganti, alcuni dei quali potrebbero funzionare come rivelatori di materia oscura estremamente sensibili.
