Ai confini dell’astronomia

Ai confini dell’Astronomia

Da quasi trent’anni astrofisici e cosmologi cercano di risolvere il mistero della costituzione dell’universo; Il 90% di esso infatti è costituito da materia sconosciuta di cui tutt’oggi si cerca di identificarne la natura; questa parte possiede probabilmente massa propria che non è possibile osservare direttamente poiché non emette luce visibile o altre radiazioni elettromagnetiche, da qui il nome "Oscura"; essa è possibile rilevarla solo attraverso gli effetti gravitazionali che determina sulla materia luminosa, la materia oscura infatti attrae gli altri corpi e allo stesso tempo è attratta da loro.

L’universo è costituito da stelle che si raggruppano in galassie che a loro volta si raggruppano in ammassi di galassie; all’interno di queste è presente del gas che si genera dalla loro formazione.

Gas e stelle grazie alle loro radiazioni elettromagnetiche, indicano la loro stessa esistenza; non tutti i moti interni dell’universo o la sua evoluzione possono essere rilevati in questo modo; un esempio sulla scoperta di una massa nell’universo in modo indiretto ci è data dall’astronomo Alvan Clark che nel 1856 scoprì l’esistenza di una stella vicina a Sirio di dimensioni notevolmente inferiori rispetto a quest’ultima, per via della sua influenza gravitazionale sull’altra stella le cui oscillazioni su se stessa rimasero un mistero per diciotto anni; anche il pianeta Nettuno fu scoperto nel 1846 grazie alle perturbazioni che generava sull’orbita di Urano.

L’esistenza di una materia oscura nell’universo venne ipotizzata per la prima volta negli anni trenta dagli astronomi Zwicky e Smith, i quali, studiando le velocità di due grandi ammassi di galassie, ne dedussero che questa non poteva essere determinata solo esclusivamente dagli effetti gravitazionali della massa visibile, ma doveva essere causata anche da una grande quantità di materia invisibile: la "materia mancante".

Una prova dell’esistenza della materia oscura ci è data dal moto delle stelle nelle galassie a spirale; in queste galassie risiedono un gran numero di stelle che risiedono in un disco molto sottile; se queste fossero costituite esclusivamente da stelle e gas, per la terza legge di Keplero (il rapporto tra il cubo del semiasse maggiore e il quadrato del periodo di rivoluzione è lo stesso per tutti i pianeti) la velocità di rotazione dovrebbe decrescere man mano che ci si allontana verso l’estremità della galassia, come avviene nel sistema solare; nelle galassie a spirale però, la velocità rimane costante o addirittura aumenta all’allontanarsi dal centro. La spiegazione più plausibile di questo fenomeno è data da un esteso alone di materia che influenzi gravitazionalmente le stelle molto più di quanto queste si influenzino tra loro

L’esistenza di una materia sconosciuta nell’universo ci è data anche dal fenomeno delle lenti gravitazionali; quando un raggio luminoso di una galassia infatti passa attraverso un ammasso di galassie, questo viene deviato dalla gravità rispetto alla loro traiettoria lineare, ciò è dovuto alla presenza della materia oscura e alla sua distribuzione nell’universo.

Per quanto riguarda la composizione di questa sostanza, è probabile che sia formata da particelle chiamate WIMPS, Weakly Interacting, Massive, Particle S (particelle massicce debolmente interagenti) che si formarono all’inizio della vita nell’universo, esse guidano l’espansione dell’universo e sono il punto focale della formazione delle galassie. Tra queste particelle, secondo le ultime teorie, ha particolare importanza il neutralino, questa è in grado di interagire con la materia ordinaria attraverso la forza di gravità; la teoria sui WIMPS nonostante sia ampiamente accetta dall’astronomia, non è stata ancora del tutto dimostrata. Negli ultimi anni sono stati portati avanti numerosi studi su queste particelle, una di queste ricerche, il progetto Magic, si basa sul fatto che al centro delle galassie sarebbero presenti, in teoria, grandi quantità di materia oscura nella quale i neutra lini si scontrano emettendo radiazioni gamma.

Nonostante la teoria della materia oscura dia una spiegazione alla massa mancante che agisce solo gravitazionalmente e all’evoluzione dell’universo fortemente disomogeneo, essa presenta delle lacune; questa infatti prevede aloni di materia oscura intorno alle parti luminose delle galassie aventi densità differenti, dislivelli che invece non sono stati riscontrati dalle osservazioni astronomiche. Il mistero della materia mancante spinge ancora oggi l’astronomia alla ricerca e alla messa in discussione delle varie leggi fisiche che sembrano ormai inadatte a spiegare l’universo e la sua costituzione.

Fabio Porcu

Link di approfondimento:

La materia oscura    Modelli   Il grande libro del cosmo  Buchi neri

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