La materia oscura

Perché si chiama materia oscura

La materia oscura è una materia dell'Universo che non emette nessuna radiazione elettromagnetica, sia nello spettro della luce visibile che in quello dei raggi X ad alta energia. Per questo motivo la materia oscura è invisibile e sconosciuta alla nostra conoscenza.

Quanta materia oscura esiste nell'Universo

Sappiamo che il cosmo è pieno di materia oscura. Secondo i modelli cosmologici prevalenti, circa il 26% dell'Universo è composto da materia oscura ( dark matter ).

Soltanto il 5% di materia "normale", quella di cui sono fatti i pianeti, le stelle e le galassie. Ben poca cosa... a confronto.

Il restante 69% del cosmo è composto da energia oscura ( dark energy ). Un'altra incognita dell'astrofisica contemporanea, di cui conosciamo ben poco.

Qual è la differenza tra la materia oscura e quella ordinaria

La materia oscura ha lo stesso comportamento della materia comune ( ordinaria ) e interagisce allo stesso modo con lo spazio-tempo.

Si può contrarre o espandere in un volume più ampio, esercita forza gravitazionale, e così via.

L'unica differenza è che non possiamo vederla direttamente. Sappiamo però che esiste in quanto misuriamo gli effetti che produce indirettamente la sua presenza.

La dark matter non interagisce con la materia ordinaria e nemmeno con altra materia oscura

Nell'ammasso del Proiettile due ammassi di galassie sono passati l'uno attraverso l'altro. Nel passaggio, la materia comune ha subito degli effetti mentre la dark matter no.

La materia ordinaria, invece, interagisce con la dark matter

Viceversa, la materia ordinaria interagisce con la materia oscura perché ne subisce i suoi effetti gravitazionali.

Nota. In genere la materia di cui sono composte le galassie si concentra intorno ai filamenti di materia oscura nell'Universo.

Qual è la differenza tra materia ed energia oscura

La materia oscura ha una forza accentratrice e gravitazionale. Quindi, attira a sé altra materia ed energia, come la materia normale. La sua presenza spiega il moto e la dinamica delle galassie conosciute.

L'energia oscura ( dark energy ), invece, ha una forza repulsiva e allontana da sé tutto quanto. Secondo alcune teorie, la dark energy spiega l'attuale espansione accelerata dell'Universo.

Come facciamo a sapere che la materia oscura esiste

La forza gravitazionale delle galassie è molto più grande rispetto a quella che eserciterebbero contando soltanto la materia visibile ( ordinaria ).

La forza di attrazione gravitazionale in eccesso può essere spiegata soltanto con la presenza di una materia invisibile ( oscura ).

La sua presenza spiega l'attuale velocità e moto delle stelle intorno al centro della galassia. Inoltre, spiega le fluttazioni della radiazione cosmica di fondo.

La presenza della materia oscura può essere riscontrata indirettamente anche tramite il fenomeno della lente gravitazionale.

Cos'è una lente gravitazionale?

Le radiazioni emesse da una sorgente luminosa più lontana si deflettono quando passano vicino a una concentrazione di materia oscura, perché subiscono la sua forza gravitazionale.

Se la materia oscura è posta in un punto intermedio tra la sorgente luminosa e l'osservatore, si crea così un effetto lente.

Chi ha scoperto la materia oscura

Il primo a teorizzare l'esistenza della materia oscura fu Fritz Zwicky nel 1933, osservando le galassie della Chioma e della Vergine. Negli anni '50 Vera Rubin si accorse che la dark matter era comune in tutte le galassie.

Qual è l'origine della materia oscura

Nessuno lo sa con precisione. Potrebbe trattarsi di particelle pesanti ma con massa poco interagente con il resto ( WIMP o Weakly Interacting Massive Particles ).

Nota. Le particelle della dark matter non interagiscono nemmeno con i fotoni della luce. Potrebbero anche essere singolarmente molto più piccole ma, se in grande concentrazione, produrre degli effetti gravitazionali tali da influenzare il moto dei fotoni.

Potrebbe anche trattarsi di particelle elementari molto più leggere ( assioni ) ma distribuite un po' ovunque nell'Universo.

La materia oscura non dipende dai buchi neri

Questa forza gravitazionale in eccesso non può essere spiegata dai buchi neri perché, se così fosse, dovremmo osservare nel cielo molte lenti gravitazionali. Pertanto la materia oscura non può essere spiegata con i black hole.

La materia oscura non deriva dai neutrini

I neutrini sono molto leggeri e non riescono a legarsi tra loro. Se la dark matter fosse composta di neutrini, non riuscirebbe a formare nemmeno dei filamenti.

Secondo alcune teorie la materia oscura non esiste. Si tratterebbe di una soluzione teorica per "aggiustare" gli errori della nostra legge di gravità. In breve, secondo questa visione sarebbe la conoscenza dell'uomo a essere limitata e la legge di gravità universale andrebbe riscritta.

Perché la materia oscura si presenta in filamenti

Non avendo alcuna interazione con altra materia, la dark matter è più soggetta all'espansione dell'Universo, allungandosi in filamenti che si estendono nel cosmo come una struttura a rete filamentosa.

Lungo questi filamenti, attratta dalla forza gravitazionale della dark matter si concentra la materia comune, da cui hanno origine le galassie.

I filamenti della materia oscura sono molto più grandi delle galassie.

Pertanto, al centro delle galassie dovrebbe esserci una maggiore concentrazione di materia oscura, perché la materia ordinaria si è concentrata in quei luoghi.

La materia oscura non ruota intorno alle galassie

Non può farlo, perché non interagisce con la materia ordinaria. Quindi, la dark matter mantiene la sua forma filamentosa anche al centro delle galassie. Al contrario, sono le galassie a nascere dove c'è maggiore concentrazione di dark matter.

La distribuzione della materia oscura non è uniforme

Trattandosi di una struttura a rete filamentosa, la dark matter non è distribuita in modo uniforme nell'Universo.

In alcune regioni la dark matter è più concentrata ( densa ) mentre in altre lo è meno.

Nota. Il fenomeno è concettualmente molto simile alle nuvole che vediamo nel cielo. Alcune sono più dense, altre meno.