Nane Oscure: il segreto della materia oscura nascosto nel cuore della Via Lattea?

Un nuovo studio pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics da un team di ricercatori britannici e hawaiani introduce un’affascinante ipotesi: le nane oscure (dark dwarfs), oggetti celesti che potrebbero nascondersi al centro della nostra galassia e offrire indizi cruciali per comprendere la natura della materia oscura, uno dei misteri più profondi della cosmologia moderna.

Questi corpi celesti, descritti per la prima volta, potrebbero essere individuati con strumenti come il James Webb Space Telescope, aprendo nuove prospettive nella ricerca scientifica.

Cosa sono le nane oscure?

Le nane oscure non sono chiamate così per la loro oscurità, ma per il loro legame con la materia oscura, che costituisce circa il 25% dell’universo. “La materia oscura non emette né riflette luce, rendendola invisibile ai nostri telescopi. La rileviamo solo tramite i suoi effetti gravitazionali”, spiega Jeremy Sakstein, professore di fisica all’Università delle Hawaii e coautore dello studio.

A differenza delle stelle ordinarie, come il nostro Sole, che brillano grazie alla fusione nucleare, le nane oscure emettono luce per un meccanismo diverso, legato alla materia oscura.

Le nane oscure sono oggetti di massa molto ridotta, circa l’8% di quella solare, insufficiente per innescare la fusione nucleare. Normalmente, tali corpi sarebbero nane brune, che emettono una luce fioca dovuta alla contrazione gravitazionale.

Tuttavia, in regioni ricche di materia oscura, come il centro galattico, queste nane brune possono trasformarsi in nane oscure.

“Questi oggetti accumulano materia oscura, che si concentra al loro interno. Quando le particelle di materia oscura si annichiliscono tra loro, producono energia che riscalda la stella, facendola brillare”, chiarisce Sakstein.

Perché questa scoperta è importante?

La materia oscura è un enigma: sappiamo che esiste e come si comporta, ma non cosa sia. Tra le ipotesi più accreditate ci sono le WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), particelle pesanti che interagiscono debolmente con la materia ordinaria, ma fortemente tra loro, producendo energia visibile quando si annichiliscono. Le nane oscure potrebbero esistere solo se la materia oscura è composta da WIMPs o particelle simili.

Altre candidate, come gli assioni o i neutrini sterili, sono troppo leggere per generare l’effetto necessario.Trovare una nana oscura sarebbe una svolta. “Se riuscissimo a identificarne una, sarebbe una prova convincente che la materia oscura è composta da particelle pesanti che interagiscono fortemente tra loro, ma debolmente con la materia ordinaria”, afferma Sakstein.

Questo non dimostrerebbe definitivamente che la materia oscura sia WIMPs, ma escluderebbe molte altre teorie, restringendo il campo.

Come individuare una nana oscura?

Il team propone un indicatore chiave: il Litio-7.  Nelle stelle ordinarie, questo elemento si consuma rapidamente a causa delle alte temperature della fusione nucleare. Nelle nane oscure, invece, dove la luce è prodotta dall’annichilazione della materia oscura e non dalla fusione, il Litio-7 rimane intatto.

Isotopi del litio, fra cui Litio 7

“Se troviamo un oggetto che sembra una nana oscura e presenta Litio-7, sarebbe una firma unica”, spiega Sakstein. Il James Webb Space Telescope, grazie alla sua capacità di rilevare oggetti freddi, potrebbe già essere in grado di individuarli.

In alternativa, si potrebbe analizzare un’intera popolazione di oggetti celesti per verificare se una sottopopolazione mostra caratteristiche compatibili con le nane oscure.

Implicazioni per la cosmologia

La scoperta di una nana oscura non risolverebbe il mistero della materia oscura, ma fornirebbe un indizio fondamentale. “Non direbbe con certezza che la materia oscura è una WIMP, ma che si comporta come tale”, sottolinea Sakstein.

Il telescopio James Webb

Questo escluderebbe modelli alternativi, come la materia oscura leggera, e orienterebbe la ricerca verso particelle pesanti. Inoltre, le nane oscure potrebbero aiutarci a capire meglio la distribuzione della materia oscura nella galassia, specialmente nelle regioni centrali, dove la sua densità è maggiore.

Questa ricerca rappresenta un passo avanti per trasformare un enigma teorico in una questione osservabile. Grazie a strumenti avanzati come il James Webb, il sogno di “vedere” la materia oscura, anche solo indirettamente, potrebbe diventare realtà. Se le nane oscure esistono, potrebbero non solo illuminare il cielo, ma anche il nostro cammino verso una delle più grandi scoperte della scienza moderna.