Ma la materia oscura esiste?

In cosmologia il termine materia oscura indica quella componente della materia che si manifesta soltanto attraverso i suoi effetti gravitazionali, ma non è...

In cosmologia il termine materia oscura indica quella componente della materia che si manifesta soltanto attraverso i suoi effetti gravitazionali, ma non è direttamente osservabile. Il concetto di materia oscura ha senso solo all'interno dell'attuale cosmologia basata sulla teoria del Big Bang; infatti, non si sa altrimenti spiegare come si siano potute formare le galassie e gli ammassi di galassie in un tempo così breve come quello osservato e come le galassie, oltre a formarsi, si mantengano integre anche se la materia visibile non può sviluppare abbastanza gravità per tale scopo. La materia oscura, inoltre, spiegherebbe l’andamento della curva di rotazione del disco delle galassie a spirale, il cui andamento è compatibile con la presenza di una massa maggiore di quella visibile, che dovrebbe essere distribuita in un vasto alone che circonda le galassie a spirale. Secondo le teorie attuali, la materia oscura è circa l'83% della materia nell'Universo, mentre il rimanente 17% è formato da materia "normale". Una quantità molto maggiore di energia oscura sembra essere presente nell'Universo, ma non ci si aspetta che influisca sul moto delle stelle all'interno della Via Lattea.

Rappresentazione artistica della Via Lattea. L'alone blu di materia che circonda la galassia indica la distribuzione prevista per la misteriosa materia oscura. Nuove misure basate sui moti delle stelle mostrano che la quantità di materia oscura in questa regione intorno al Sole è molto più piccola del previsto e indicano che nelle nostre vicinanze non c'è nessuna quantità significativa di materia oscura. La griglia sferica blu centrata sulla posizione del Sole mostra la dimensione approssimativa del volume osservato, ma non la sua forma precisa. (ESO)

Secondo le teorie più accettate quindi, le vicinanze del Sole dovrebbero essere piene di materia oscura, ma i risultati di una nuova ricerca, condotta da un gruppo di astronomi europei e basata sull’accurata misura del moto delle stelle nella Via Lattea, non ha trovato alcuna evidenza di questa materia in un ampio volume intorno al Sole. La teoria risulterebbe quindi non essere in accordo con le osservazioni e questo potrebbe significare che i tentativi di osservare direttamente le particelle di materia oscura sulla Terra sarebbero probabilmente di scarso successo. Utilizzando il telescopio da 2,2 metri di apertura dell'Osservatorio di La Silla (ESO, Cile) insieme ad altri telescopi, è stato studiato il moto di più di 400 stelle distanti sino a circa 13.000 anni luce dal Sole. Da questi nuovi dati è stata poi calcolata la massa della materia nelle vicinanza del Sole, in un volume quattro volte più grande di quanto mai considerato prima. Le teorie prevedono che la quantità media di materia oscura nella zona della galassia che ospita il Sole dovrebbe essere di 0,4-1,0 kg di materia oscura per un volume pari a quello della Terra. Le nuove misure trovano invece 0,00±0,07 kg di materia oscura in un volume di quella dimensione. La quantità di massa che è stata derivata da queste osservazioni si accorda bene con quello che vediamo - stelle, polvere e gas - nella regione intorno al Sole, ma questo non lascia spazio per l'altro materiale - la materia oscura - che ci aspettavamo. Questo ingrediente extra nel cosmo era stato originariamente proposto per spiegare perché le parti esterne delle galassie, compresa la Via Lattea, ruotano più velocemente di quanto dovrebbero, ma la materia oscura ora è un componente essenziale delle teorie di formazione ed evoluzione delle galassie. Oggi è comunemente accettato che questa componente oscura costituisca circa l'80% della massa dell'Universo, nonostante abbia resistito a tutti i tentativi di chiarirne la natura, che rimane appunto oscura. Tutti i tentativi di rivelare la materia oscura nei laboratori terrestri hanno finora fallito. Misurando accuratamente il moto di molte stelle, in particolare quelle lontane dal piano della Via Lattea, l'equipe ha potuto procedere a ritroso per calcolare quanta materia sia presente. I moti sono il risultato dell'attrazione gravitazionale reciproca di tutta la materia, che sia materia "normale", come le stelle, o materia oscura. Gli attuali modelli astronomici che spiegano come le galassie si formano e come ruotano indicano che la Via Lattea è circondata da un vasto alone di materia oscura. Essi non sono in grado di prevedere con esattezza la forma dell'alone, ma predicono l'esistenza di una quantità significativa di materia oscura nella regione attorno al Sole. Invece, solo una forma molto improbabile per l'alone di materia oscura - per esempio molto allungata - può spiegare la mancanza di materia oscura scoperta in questo nuovo studio. Nonostante i nuovi risultati, la Via Lattea di sicuro ruota molto più velocemente di quanto la materia visibile possa spiegare da sola. Così, se la materia oscura non è presente dove ce l'aspettavamo, si deve trovare una nuova soluzione per il problema della massa mancante. I nostri risultati sono in contraddizione con i modelli correntemente accettati. Il mistero della materia oscura è appena divenuto ancora più misterioso. Future indagini, come la survey prevista dalla missione Gaia dell'ESA, il cui lancio è previsto per il prossimo anno, saranno fondamentali per superare questo ostacolo.
18 Aprile 2012 | Mario Di Martino