Not-so-Dark Matter: strategies for indirect detection and identification of Dark Matter

L'esistenza della Materia Oscura (MO) e' sostenuta da molteplici evidenze, ottenute con l'utilizzo di tecniche sperimentali diversificate e complementari. La densita' energetica della MO risulta spiegare quasi un quarto della densita' di energia dell'intero Universo. Essa risente prevalentemente della gravita' interagendo solo debolmente tramite interazioni nucleari ed elettromagnetiche. Seguendo l'ipotesi che la particella di MO sia anche la sua stessa anti-particella, una strategia per ottenere informazioni su come e' distribuita la MO e, piu' in generale per dedurre alcune delle sue proprieta', e' quella di cercare i suoi prodotti di annichilazione. E' questa l'idea che sta alla base della rivelazione indiretta di MO. Nella presente tesi di dottorato mi limitero' all'annichilazione della MO in raggi gamma e verranno discusse le previsioni per ottenere una chiara segnatura della presenza della MO dall'analisi dei segnali gamma. Essendo il flusso di annichilazione proporzionale alla densita' di MO al quadrato, gli obiettivi principali della rivelazione indiretta sono il Centro Galattico (a causa della sua vicinanza e della grande quantita' di MO stimata) e le galassie sferoidali nane presenti all'interno della Via Lattea (a causa del loro alto rapporto massa su luce). Gli dati sperimentali attuali provenienti da queste due classi di oggetti, non sono stati in grado di rivelare un chiaro segnale della presenza della MO, ma solamente di fornire dei limiti superiori al flusso di annichilazione. Presentero' in questa tesi due strategie alternative in grado di identificare delle segnature piuttosto chiare della presenza della MO attraverso le quali sara' possibile distinguere il segnale di annichilazione dal fondo gamma. Nel primo caso mi focalizzero' sull'effetto che i buchi neri possono avere sulla distribuzione di MO portando alla formazione di sovra-densita'. Il meccanismo piu' efficente e' quello della contrazione adiabatica attorno ai Buchi Neri SuperMassici, capace di produrre grandi innalzamenti nella densita' di MO chiamate cuspidi. D'altro canto, lo scenario piu' plausibile e' quello delle mini-cuspidi attorno ai Buchi Neri di Massa Intermedia e verranno presentate previsioni per la rivelazione della MO nelle mini-cuspidi della Via Lattea e della galassia di Andromeda. Mi focalizzero poi sulla seconda alternativa, lo studio dello spettro angolare di potenza per le anisotropie nell'emissione gamma. Dopo che il contributo Galattico (dovuto all'interazione dei raggi cosmici con il mezzo interstellare Galattico) e' stato sottratto dai dati di EGRET, un fondo isotropo residuo rimane, chiamato Fondo Extra-galattico Gamma (FEG). Il satellite Fermi LAT fornira' nell'immediato futuro una nuova stima del FEG ed io mostero', negli ultimi capitoli, come la MO possa contribuire al flusso del FEG e come la sua presenza possa essere rivelata nell'analisi del spettro angolare del FEG. Verranno considerate allo stesso tempo sottostrutture Galattiche ed extra-galattiche, dove le prime constituiscono la componente principale dello spettro angolare a bassi multipoli. Questa tesi e' basata sui progetti nei quali sono stato coinvolti durante il mio dottorato e presentero' risultati gia' discussi in quei lavori per i quali figuro tra gli autori.