U telescopiu Fermi hà fattu una osservazione chjara di l'emissione eccessiva di raggi gamma à u centru di a nostra galassia, chì pareva micca sferica è appiattita. Chjamatu Eccessu di u Centru Galatticu (GCE), questu eccessu di raggi gamma hè una pussibile firma di a materia scura chì nasce cum'è pruduttu di l'autoannihilazioni di particelle massive chì interagiscenu debolmente (WIMP), un candidatu per e particelle di materia scura. Tuttavia, l'eccessu di raggi gamma osservatu à u centru galatticu pò ancu esse duvutu à vechji pulsar di millisecondu (MSP). Finu à avà, si pensava chì a morfologia GCE dovuta à a materia scura (DM) saria sferica. Un studiu di simulazione recente rivela chì a morfologia di i raggi gamma dovuta à DM puderia esse significativamente micca sferica è appiattita. Questu significa chì sia l'ipotesi di annihilazioni di materia scura (DM) sia e pulsar di millisecondu (MSP) per u GCE osservatu sò ugualmente pussibuli. I raggi gamma prudutti in l'annihilazione di a materia scura (DM) averebbenu un livellu d'energia estremamente altu di circa 0.1 tera-elettronvolt (TeV). I telescopi standard à raggi gamma ùn ponu micca rilevà direttamente questi fotoni d'alta energia. Dunque, a cunferma di u mudellu di materia scura (DM) di l'eccessu di u centru galatticu (GCE) seria pussibule dopu à u cumpletamentu di i studii da l'osservatori di raggi gamma tera cum'è u Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) è u Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO).
A storia di a materia scura hà cuminciatu in u 1933 quandu Fritz Zwicky hà osservatu chì e galassie chì si movenu rapidamente in l'Ammassu di Coma ùn ponu micca stà inseme è stà stabili senza a presenza di materia supplementaria chì hè in qualchì modu invisibile, ma chì esercita un effettu gravitazionale adeguatu per impedisce à e galassie di cascà in pezzi. Hà inventatu u termine "materia scura" per riferisce à tale materia invisibile. In l'anni 1960, Vera Rubin hà fattu un cuntributu seminale à a nostra comprensione di a materia scura. Hà nutatu chì e stelle à i bordi esterni di Andromeda è di altre galassie giravanu cù una velocità cusì rapida cum'è a velocità di e stelle versu u centru. Per a somma data di tutta a materia osservata, a galassia duveria esse vulata in pezzi, ciò chì richiede a presenza di qualchì materia invisibile supplementaria chì mantene e galassie inseme è li face rotà à alta velocità. E so misurazioni di e curve di rotazione di a galassia d'Andromeda anu furnitu a prima prova di materia scura.
Avà sapemu chì a materia scura ùn interagisce micca cù a luce o a forza elettromagnetica. Ùn assorbe, ùn riflette o ùn emette luce o altre radiazioni elettromagnetiche è hè invisibile, dunque chjamata scura. Ma si raggruppa gravitazionalmente è hà un effettu gravitazionale nantu à a materia ordinaria, è hè cusì chì a so presenza in u spaziu hè generalmente dedotta. E galassie sò tenute inseme in equilibriu da l'effettu gravitazionale di a materia scura chì custituisce finu à u 26.8% di u cuntenutu energeticu di massa di l'universu, mentre chì tuttu l'universu osservabile, cumprese tutta a materia ordinaria barionica di a quale simu tutti custituiti, custituisce solu u 4.9% di l'universu. U restante 68.3% di u cuntenutu energeticu di massa di l'universu hè energia scura.
Ùn si sà micca ciò chì hè veramente a materia scura. Nisuna particella fundamentale in u Mudellu Standard anu e proprietà necessarie per esse materia scura. Forse, l'ipotetiche "particelle supersimmetriche" chì sò partenarie di e particelle in u Modellu Standard formanu a materia scura. Forse ci hè un mondu parallelu di materia scura. WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), assioni, o neutrini sterili sò particelle ipotizzate fora di u Modellu Standard chì sò i principali candidati. Tuttavia, ùn hè statu ancu ottenutu alcun successu in a rilevazione di tali particelle.
Ci sò parechji prughjetti (cum'è Esperimentu XENON, Prughjettu DarkSide-20k, Sperimentazione EURECA, e RES-NOVA) attualmente in corsu per a rilevazione diretta di particelle di materia scura. Si tratta soprattuttu di rilevatori di gas nobili liquidi o di rilevatori criogenici chì sò cuncepiti per rilevà segnali debuli da l'interazzione di particelle di materia scura. Tuttavia, malgradu parechji approcci novi, nisun prughjettu hè statu capace di rilevà direttamente alcuna particella di materia scura finu à avà.
Per a prova indiretta di a materia scura, si pò circà l'effetti gravitaziunali di a materia scura, cum'è Fritz Zwicky è Vera Rubin anu fattu per scopre a materia scura studiendu cumu e galassie sò tenute inseme malgradu avè velocità sproporziunatamente alte per a materia ordinaria osservata. L'effetti gravitaziunali di a lente (piegatura di a luce) è l'effetti nantu à u muvimentu di e stelle in u spaziu ponu ancu furnisce prove indirette di a presenza di materia scura. Inoltre, i prudutti di annichilazione (cum'è i raggi gamma, i neutrini è i raggi cosmici) creati quandu e particelle di materia scura si scontranu trà di elle in u spaziu ponu ancu indicà a presenza di materia scura. Unu di questi lochi induve a materia scura hè stata prevista basata annantu à i prudutti di annichilazione di e particelle di materia scura hè u centru di a nostra galassia, a Via Lattea.
Rilevazione di materia scura in u centru di a nostra galassia, a Via Lattea
Ci eranu indicazioni di un eccessu di bagliore cintrali diffusu à microonde à u centru di a Via Lattea (MW). Hè statu prupostu chì u bagliore eccessivu sia duvutu à l'emissione di sincrotrone da elettroni è positroni relativistici generati in l'annichilazione di a materia scura WIMP, dunque hè statu previstu un segnale diffusu di raggi γ estesu in a gamma di energia finu à uni pochi di centinaie di GeV. In seguitu, u Telescopiu Fermi-Large Area (LAT) hà rilevatu u segnale di raggi γ chì hè statu identificatu cum'è l'Eccessu di u Centru Galacticu (GCE). Prestu, si hè capitu chì l'Eccessu di u Centru Galacticu (GCE) puderia ancu esse duvutu à vechje stelle di neutroni (pulsar di millisecondi). Si pensava chì a morfologia di u GCE saria impurtante - un GCE simmetricu di forma sferica saria indicativu di l'emissione di raggi γ da l'annichilazione di particelle di materia scura (DM), mentre chì una morfologia appiattita di GCE saria suggeritrice di l'emissione di raggi γ da pulsar di millisecondi (MSP).
Un'osservazione estensiva di u centru galatticu di a Via Lattea da u Telescopiu Fermi-Large Area (LAT) hà rivelatu una asfericità appiattita. Di solitu, si assucieria l'asfericità osservata à e stelle vechje (MSP), ma un studiu recente publicatu u 16 d'ottobre 2025 hà cunclusu chì e murfulugie GCE previste da e stelle vechje (MSP) è da i mudelli di annichilazione di a materia scura (DM) sò indistinguibili.
Per studià a distribuzione di a materia scura, i circadori anu realizatu una simulazione di a morfologia di e galassie simili à a MW (Via Lattea). Anu trovu chì l'alone di materia scura intornu à e galassie è ancu intornu à e regioni cintrali di e galassie eranu raramente sferichi cum'è presuntu in u mudellu anisotropicu. Invece, l'analisi hà mostratu una pruiezione di densità di materia scura appiattita per tutte e galassie. Sta distribuzione di materia scura (DM) non assisimmetrica hè stata mostrata ancu da a storia di fusione di a galassia Via Lattea in i primi trè miliardi d'anni in a storia di l'universu. A morfologia osservata di GCE hè appiattita sopra a regione cintrali, chì hè generalmente cunsiderata cum'è caratteristica di a distribuzione di e stelle vechje (MSP). U novu studiu hà dimustratu chì a materia scura (DM) genera una distribuzione squadrata simile. Cusì, sia l'ipotesi di annichilazioni di materia scura (DM) sia e pulsar di millisecondu (MSP) per a GCE osservata sò ugualmente pussibuli.
S'ellu u GCE osservatu hè duvutu à a materia scura (DM) o duvutu à pulsar di millisecondi (MSP) serà cunnisciutu quandu l'osservatori di raggi γ cum'è u Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) è u Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) cumpletaranu i so studii di raggi tera-gamma in u futuru. I raggi gamma prudutti cum'è pruduttu di annichilazione di a materia scura (DM) in u centru galatticu seranu fotoni à energia ultra-alta cù un livellu di energia estremamente altu di circa 0.1 tera-elettron-volt (TeV). I telescopi standard à raggi gamma ùn ponu micca rilevà direttamente questi fotoni à alta energia. I raggi tera-gamma saranu un bersagliu impurtante per i futuri osservatori di raggi γ cum'è CTAO è SWGO.
Stu studiu hè un passu avanti in a rilevazione di a materia scura in u spaziu per via di i so prudutti d'annichilazione, ma a presenza di materia scura in u centru galatticu richiederebbe una cunferma da l'osservatori di raggi gamma à energia ultra-alta cum'è CTAO o SWGO in u futuru. Un prugressu assai più significativu in a scienza di a materia scura seria a rilevazione diretta di qualsiasi particella DM.
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Da vede:
- Hochberg, Y., Kahn, YF, Leane, RK et al. Novi approcci à a rilevazione di a materia scura. Nat Rev Phys 4, 637–641 (2022). https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4
- Misiaszeka M. è Rossib N. 2024. Rilevazione diretta di materia scura: una rivista critica. Symmetry 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201
- Istitutu di Fisica Corpusculare. À a ricerca di a materia scura: un novu approcciu per rilevà l'invisibile. 22 d'aostu 2025. Disponibile à https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible
- Muru MM, et al 2025. Morfologia eccessiva di a materia scura in u centru galatticu Fermi-LAT in simulazioni di a Via Lattea. Physical Review Letters. 135, 161005. Publicatu u 16 d'ottobre 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd Versione preprint in arXiv. Sottumessa l'8 d'aostu 2025. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314
- Università Johns Hopkins. Nutizie - Un bagliore misteriosu in a Via Lattea puderia esse una prova di materia scura. Publicatu u 16 d'ottobre 2025. Disponibile à https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/
- Istitutu Leibniz per l'Astrofisica. Nutizie - A Via Lattea mostra un eccessu di raggi gamma per via di l'annihilazione di a materia scura. Publicatu u 17 d'ottobre 2025. Disponibile à https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/
- Telescopiu Spaziale à Raggi Gamma Fermi. Disponibile à https://science.nasa.gov/mission/fermi/
- Osservatoriu di u Telescopiu Cherenkov (CTAO). Disponibile à https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/
- L'Osservatoriu di Raggi Gamma à Campu Largu Meridionale (SWGO). Disponibile à https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub
- Osservatoriu di Tartu. Latu scuru di l'Universu. Disponibile à https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe
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, this excess γ-ray is a possible signature of dark matter arising as a product of self-annihilations of weakly interacting massive particles (WIMPs), a dark matter particle candidate. However, the excess γ-ray observed at the galactic centre may also be due to old millisecond pulsars (MSPs). Hitherto, it was held that the morphology GCE due to dark matter (DM) would be spherical. A recent simulation study reveals that gamma-ray morphology due to DM could be significantly nonspherical and flattened. This means both dark matter (DM) annihilations and millisecond pulsars (MSPs) hypotheses for the observed GCE are equally possible. The gamma rays produced in the annihilation of dark matter (DM) would have an extremely high energy level of approximately 0.1 tera-electron-volts (TeV). The standard gamma-ray telescopes cannot detect these high-energy photons directly. Hence, confirmation of dark matter (DM) model of Galactic Centre Excess (GCE) would be possible upon completion of studies by the tera γ-ray observatories like CTAO and SWGO.){kind=link}