Alla ricerca degli assioni da Betelgeuse

Scienza & Tecnologia

Un gruppo di scienziati, tra cui il Prof. Alessandro Mirizzi del Dipartimento Interateneo di Fisica dell’Università di Bari e della Sezione di Bari dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha cercato  tracce degli assioni,  che potrebbero essere tra i costituenti della materia oscura nell’Universo,  attraverso osservazioni di raggi X dalla supergigante rossa Betelgeuse utilizzando il telescopio satellitare NuSTAR nell’ambito di un progetto finanziato dalla NASA. Lo studio – pubblicato su Physical Review Letters – ha permesso di porre dei vincoli alle proprietà di queste ipotetiche particelle tre volte più forti di quanto abbia mai fatto qualsiasi precedente esperimento di rilevamento condotto sulla Terra. 

Il gruppo di ricercatori, oltre al Prof. Alessandro Mirizzi, comprende una collaborazione  internazionale con Kerstin Perez, Mengjiao Xiao, Brandon Roach e Melania Nynka (Massachussets Institute of Technology (MIT), USA),   Brian Grefenstette (California Institute of Cosmology (Caltech), USA), Maurizio Giannotti (Barry University, Miami, USA) e Oscar Straniero (Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Osservatorio Astronomico d’Abruzzo, Teramo).

In particolare il ruolo dei “teorici” Maurizio Giannotti, Alessandro Mirizzi e Oscar Straniero e’ stato di calcolare il flusso atteso di assioni emesso da Betelgeuse utilizzando i piu’ avanzati modelli stellari.

“Nelle stelle supergiganti come Betelgeuse, spiega il prof. Mirizzi, le temperature possono raggiungere alcuni miliardi di gradi e il processo dominante di produzione degli assioni sarebbe la conversione in assioni di fotoni, cioe’ radiazione elettromagnetica presente all’interno della stella, nel campo elettromagnetico generato da particelle cariche, come ioni ed elettroni.

Una volta prodotti, gli assioni non sono trattenuti dalla stella,  a causa della debole interazione con la materia ordinaria, ma possono essere riconvertiti  in fotoni se attraversano un campo magnetico ” -prosegue il Prof. Mirizzi. ” La nostra ipotesi è che nel tragitto che gli assioni percorrono dalla stella fino al nostro rivelatore di raggi X, avviene questa riconversione nel campo magnetico galattico. Noi abbiamo proposto e ottenuto di osservare Betelgeuse, che dista da noi circa 600 anni-luce, con il telescopio satellitare NuStar, della Nasa, compiendo la prima osservazione dedicata della stella in raggi X. Pur non avendo ottenuto alcun segnale da assioni, il nostro  risultato nullo ci ha permesso di restringere significativamente l’intervallo di possibili valori dei parametri fisici che caratterizzano questa particella,  considerata un ottimo candidato per la dark matter.

“E il futuro potrebbe riservarci sorprese!”-conclude il Prof. Mirizzi.”Betelgeuse infatti e’ una delle piu’ promettenti candidate per una prossima esplosione di supernova galattica, un evento che non capita da qualche secolo. In tal caso dobbiamo aspettarci una emissione enorme di assioni, i quali convertendosi in fotoni nel campo magnetico galattico che produrrebbero un intenso lampo di raggi gamma.”

Link all’articolo su Physical Review Letters: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.031101