Che cos'è realmente la materia oscura?

Che cos'è realmente la materia oscura?

Pochi argomenti scientifici sono affascinanti come le continue scoperte sulla conformazione dell’Universo. Perché gran parte del nostro sapere è soltanto parziale, e di alcuni argomenti sappiamo soltanto cose fumose o incomplete. Come ad esempio la materia oscura: tutti ne abbiamo sentito parlare, ma cos’è in effetti?

È forse uno dei concetti astratti più difficili da digerire quello riguardante la materia oscura. Perché è difficile immaginare qualcosa che non possiamo vedere, ma che comunque esiste. Come è stata scoperta? Di cosa si tratta in realtà? Come influisce sulla normale materia? Tutti i fisici del pianeta se lo chiedono, e sono a caccia di ulteriori dettagli per chiarirlo.

Da cosa è formato l’universo e cos’è la materia oscura

Come chiarisce bene questo video, realizzato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, l’universo è composto soltanto per il 4% dalla materia che conosciamo e vediamo. Il sole, le stelle, le galassie sono una piccola parte del tutto. Il 26% del cosmo, invece, è formato da materia oscura: un materiale invisibile che non siamo ancora riusciti a studiare, ma che sappiamo per certo esistere. Mentre il restante del totale è costituito da una componente altrettanto misteriosa: l’energia oscura.

Perché la materia oscura non è osservabile? Perché a differenza della materia conosciuta, questa non emette radiazioni elettromagnetiche (né nello spettro della luce visibile, né nei raggi X e nemmeno nelle altissime energie). È composta da particelle che non assorbono, non emettono e non riflettono la radiazione, e che quindi non possono essere osservate analizzando e osservando la radiazione elettromagnetica. Non esiste un modo, quindi, per interfacciarsi direttamente con essa.

Sulla sua conformazione reale possiamo per ora fare solo ipotesi. Alcuni credono, come si legge sul sito della NASA, che sia composta da gas freddi, galassie poco luminose o oggetti compatti e massicci di alone (chiamati MACHO, ovvero buchi neri o nane brune). Altri ricercatori sostengono che la materia oscura potrebbe essere composta da particelle sconosciute che si sarebbero create in origine insieme all’Universo.

Per il resto, comunque, la materia oscura non differisce nelle caratteristiche e dinamiche fisiche dalla materia visibile. Almeno per quanto riguarda lo spazio e il tempo. Si rarefà quando può espandersi in un volume più ampio ed esercita la stessa attrazione gravitazionale.

Come viene studiata se non possiamo osservarla direttamente?

È proprio grazie all’attrazione gravitazionale che gli scienziati hanno scoperto la materia oscura.  E che sono in grado di studiarla. Nel 1933, infatti, il fisico svizzero Fritz Zwicky—durante lo studio delle galassie della Chioma e della Vergine—si rese conto che ogni componente degli ammassi che stava studiando si muoveva a una velocità da poter sfuggire alla gravità di tutte le altre stelle dei due cluster. Nonostante questa osservazione fisica, però, l’evidenza mostrava che in realtà le cose non andavano come avrebbero dovuto. Gli ammassi rimanevano stabili. Di conseguenza l’unica spiegazione possibile era che i corpi subivano una forza gravitazionale maggiore rispetto a quella delle sole stelle presenti. Una forza generata da una materia disposta tutta intorno, e che quindi funge da “collante” in un certo senso, ma che non è visibile.

Nel corso del tempo, poi, l’esistenza della materia oscura è stata confermata da svariati studi. Come quello condotto negli anni Cinquanta dalla famosa astronoma americana Vera Rubin. Che riuscì a ricavare e analizzare una serie di dati che dimostravano l’esistenza della materia oscura in tutte le altre galassie e non solo in quelle osservate da Zwicky.

Nel 1997, poi, un’immagine del telescopio spaziale Hubble mostrò ai ricercatori che la radiazione di un lontano ammasso di galassie che stavano studiando subiva una distorsione, una curvatura, in prossimità di un altro ammasso di galassie. Basandosi sul modo in cui la luce era deviata dall’attrazione gravitazionale, i ricercatori stimarono che la massa del secondo ammasso doveva essere 250 volte maggiore di tutta la materia visibile che lo componeva per ottenere quell’effetto. Tramite la gravità, quindi, possiamo studiare parzialmente e indirettamente la materia oscura.

Perché è importante studiarla

Comprendere sempre di più sulla natura e la composizione della materia oscura è di vitale importanza. Innanzitutto per capire le dimensioni, la forma e il modo in cui si sta sviluppando effettivamente l’Universo.

La quantità di materia oscura può rivelare—secondo le più diffuse teorie—se l’Universo continuerà a espandersi all’infinito, se prima o poi inizierà a contrarsi e a collassare su se stesso, oppure se è possibile che trovi un equilibrio di staticità.

Immagini: Copertina