Gli astronomi imparano a conoscere l’Universo grazie alla radiazione elettromagnetica (o luce) che proviene da esso. Noi la osserviamo sotto varie forme: onde radio, infrarosso, ottico, ultravioletto, raggi X e Gamma, ma c’è della materia che non emette in queste “finestre”. Questa è la cosiddetta Materia Oscura o “Dark Matter”, in inglese, e per questo motivo è difficile rilevarla.
Come fare, allora, per individuarla e cercare di capirne la sua natura? Il metodo più comune implica la forza di gravità che la materia oscura stessa esercita sulla luce e sulla sua sorgente: se c’è una forza di gravità “extra” ci deve essere una materia “extra” che non vediamo.
Facciamo qualche esempio:
Le galassie si trovano in ammassi o superammssi (dipende dal numero d’individui, che vanno da poche decine ad alcune migliaia) e la forza di gravità è la “colla” che le tiene unite insieme. Il problema è che in moltissimi casi la materia che noi osserviamo in ottico non è sufficiente per esercitare questa forza in modo tale da tenerle legate. L’osservazione in X ci mostra anche la presenza di una gran quantità di gas nel quale sono “immerse” le galassie, ma anche questo è insufficiente a giustificare l’unità dell’ammasso. E’ chiaro che esiste una materia oscura, che noi non vediamo.
La maggior parte delle galassie a spirale mostra una velocità di rotazione elevata, costante dal centro alla periferia; inoltre, i bracci esterni rimangono uniti nonostante la velocità stessa. Se la materia presente fosse solo quella visibile, la forza di gravità dovrebbe diminuire dal nucleo ai bracci esterni e quello che si dovrebbe osservare sarebbe un conseguente rallentamento della velocità di rotazione (un po’ quello che succede ai pianeti del Sistema Solare) ed un allargamento dei bracci esterni. Il fatto che ciò non avvenga è giustificabile solo con la presenza di una materia oscura, posta ad alone intorno alla galassia stessa. Un altro fenomeno legato alla presenza della materia oscura è quello delle “lenti gravitazionali”, per il quale la luminosità degli oggetti in secondo piano (stelle o galassie) viene “ingrandita” e distorta in archetti da un forte campo gravitazionale (generato da materia invisibile a tutti i tipi di telescopi).
Da cosa è costituita la materia oscura? Il tipo di materiali con cui abbiamo a che fare tutti i giorni sono fatti di atomi, che a loro volta sono costituiti da protoni, neutroni ed elettroni. Noi chiamiamo questo tipo di materia “ordinaria” o barionica. La materia oscura può essere sia ordinaria sia non-barionica e quest’utima è quella in maggior quantità. In particolare, si distingue come MACHOS (MAssive Compact Halo ObjectS) il tipo di oggetti costituiti materia oscura barionica; essi sono soprattutto nane brune, stelle di neutroni e nane bianche difficilmente osservabili coi telescopi. Sono responsabili soprattutto del fenomeno di lente gravitazionale.
L’altro tipo di materia oscura è quella non-barionica che è la stragrande maggioranza. E’ costituita da particelle definite “esotiche”, solo teorizzate e non rilevate. Tra queste, le WIMPS (Weakly Intereacting Massive ParticleS) che dovrebbero costituire la materia oscura galattica. Va detto, però, che esiste una grande discordanza tra gli astronomi su cosa siano effettivamente queste particelle esotiche e ciò è dovuto, appunto, dal fatto che è impossibile osservarle con le tecniche usuali. A complicare le cose c’è anche la recente scoperta dell’Energia Oscura, una sorta di energia “antigravitazionale” responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’Universo (e che ricorda la famosa “costante gravitazionale” di Einstein e da lui ritenuta un errore…).
La recente missione WMAP (Wilkinson Microwawe Anisotropy Probe) ha dato questa composizione dell’Universo: 73% di energia oscura; 23% di materia oscura (“esotica”) e solo il 4% di materia ordinaria o barionica (quella visibile con tutti i tipi di telescopi…). In pratica, noi vedremmo solo una piccola parte dell’Universo! Un bel rompicapo, quindi, ma anche una sfida affascinante che gli astronomi del XXI secolo saranno chiamati a risolvere.
Onvi