Dark Matter
Nel 1929 l’astronomo Edwin Hubble scoprì che le galassie si allontanano tra loro, fornendo la prova che l’universo non è statico ma è in continua espansione. Da quel momento, gli scienziati hanno creduto che questa espansione dovesse essere frenata dalla gravità che agisce come forza attrattiva fra tutti i corpi, ma, nel 1998, due distinti gruppi di astronomi fecero una scoperta rivoluzionaria: non solo l’universo è in continua espansione, ma subisce un’espansione accelerata.
Questo fenomeno non può esistere senza ipotizzare l’esistenza di qualcosa che fornisca la spinta necessaria per questa accelerazione, problema che gli astrofisici hanno ovviato ipotizzando l’esistenza di una misteriosa e imprecisata energia in grado di contrastare e vincere l’attrazione gravitazionale detta energia ‘‘oscura’’. In realtà, il primo che aveva provato a spiegare l’espansione dell’universo era stato Albert Einstein nel 1917, che formulò una teoria basandosi su una scoperta che non era ancora avvenuta. Ma com’è possibile? Einstein aveva da poco aveva formulato la teoria della relatività generale e stava cercando di ricavarne un modello matematico per spiegare il funzionamento complessivo dell’universo, solo che le sue equazioni finivano sempre per descrivere un universo non statico, ma dinamico. Dunque, o c’era qualcosa che non andava nelle sue equazioni oppure l’universo, effettivamente, non era statico. La cosa non gli piaceva, tant’è che egli stesso nell’articolo del 1917 Considerazioni cosmologiche sulla teoria della relatività generale scrisse che, “per ottenere una soluzione coerente”, dovette introdurre una modifica alle equazioni del campo gravitazionale. In altre parole, per risolvere la questione, Einstein si vide costretto a introdurre nelle sue equazioni un nuovo termine matematico che chiamò "costante cosmologica" e che serviva a mantenere stabile lo spazio e statico l’universo. Einstein stesso lo definì “il suo più grande errore”. Oggi, però, la costante cosmologica è tornata al centro dell’attenzione scientifica perché la sua presenza nelle equazioni che descrivono un universo in espansione potrebbe rappresentare proprio la famosa energia oscura postulata dai fisici. Ciò rappresenterebbe una rivoluzione senza precedenti, perché sarebbe la definitiva conferma di un’energia oscura che varia nel tempo e potrebbe dunque stravolgere il cosiddetto ‘modello cosmologico standard’, cioè la teoria che finora ha avuto il maggior successo nel descrivere il cosmo, che però include elementi enigmatici come l’energia oscura e l’altrettanto misteriosa fonte di massa non identificata chiamata ‘materia oscura’.
Infatti, la massa luminosa dell’Universo non basta a dare il valore di densità dell’universo, ottenuto dagli scienziati tramite i calcoli sperimentali. E’ nuovamente necessario, allora, ipotizzare che la maggior parte della massa dell’Universo sia invisibile e presente sotto forme diverse dalla materia ordinaria che siamo abituati a considerare. Il grosso della materia ‘’visibile’’ dell’universo è contenuta nelle stelle e nei gas interstellari, quindi, secondo questa teoria, dovrebbe esserci una massiccia parte di materia ‘’invisibile’’ presente tutto intorno. Zwicky fu il primo a fornire una prova a sostegno della sua esistenza, a partire dalla misura della velocità radiale delle galassie periferiche, in particolare dell’ammasso Chioma di Berenice, calcolata usando l’effetto doppler. Infatti, le galassie a spirale ruotano con una velocità che aumenta linearmente con la distanza, quindi più veloci in periferia;, in un sistema kepleriano, tipo il sistema solare, avviene il contrario.
Si prova quindi a partire da queste premesse a misurare la curva di radiazione delle galassie oltre il bordo luminoso, per vedere se ci sono ‘’interferenze’’, come ad esempio quelle generate dalla presenza dell’idrogeno neutro, che con le transizioni di spin dei suoi elettroni genera un fotone che emette un segnale di lunghezza d’onda di esattamente 21 cm che ci permettono di misurare la velocità di rotazione della galassia. Ma le misure non rispettano il grafico atteso, quindi la galassia risulterebbe essere una sfera di materia oscura con dentro della materia visibile. Un’altra evidenza a sostegno di questa teoria è fornita dagli ammassi di galassie, detti clusters, i quali sono composti principalmente da gas che emette infrarossi e raggi x linearmente alla sua temperatura che, se rilevati, ci consentono di capire la sua distribuzione attraverso il lensing gravitazionale che curva la luce.
La distribuzione del gas caldo ci indica la possibile collisione tra ammassi di galassie, ma la distribuzione di materia non sembra avere interazioni, confermando la presenza di una materia ‘’oscura’’. Le frontiere dell’astrofisica sono quindi tuttora valicabili e indefinite in quanto le recenti scoperte e teorie degli ultimi anni, a sostegno della teoria della relatività formulata da Einstein quasi un centennio fa, non fanno altro che spronare la comunità scientifica a capirci di più tentando ancora una volta di scoprire i misteri della nostra esistenza e dell’universo.
-marzo 2026-