Ad oggi, gli scienziati non sono stati in grado di dimostrare inequivocabilmente l'esistenza della "materia oscura", che presumibilmente consiste nella maggior parte del nostro universo.
La "materia oscura" che circonda le galassie in tutto l'universo è invisibile perché non riflette la luce. La sua presenza può essere notata solo dall'effetto gravitazionale che ha su pianeti e stelle.
Nonostante un esperimento da 2 miliardi di dollari condotto sulla Stazione Spaziale Internazionale e che mostri segni dell'esistenza della "materia oscura", non è mai stato osservato direttamente.
Buchi nel cielo
La prima indicazione che qualcosa non andava nel calcolare la massa dell'Universo apparve a metà degli anni '30 del XX secolo. L'astronomo svizzero Fritz Zwicky ha misurato la velocità con cui le galassie nell'ammasso di Coma (e questo è uno dei più grandi ammassi a noi noti, include migliaia di galassie) si muovono attorno a un centro comune.
Il risultato è stato scoraggiante: le velocità delle galassie si sono rivelate molto più alte di quanto ci si aspetterebbe in base alla massa totale osservata dell'ammasso. Ciò significava che la vera massa dell'ammasso di coma era molto più grande della massa visibile. Ma la principale quantità di materia presente in questa regione dell'Universo, per qualche motivo, rimane invisibile e inaccessibile all'osservazione diretta, manifestandosi solo gravitazionalmente, cioè solo come massa.
40 anni dopo il lavoro di Zwicky, negli anni '70, l'astronomo americana Vera Rubin studiò la velocità di rotazione attorno al centro galattico della materia situato alla periferia delle galassie. Le misurazioni hanno dimostrato che per molte galassie questa velocità rimane quasi costante a una distanza molto significativa dal centro.
Video promozionale:
Questi risultati possono essere interpretati in un solo modo: la densità della materia in tali galassie non diminuisce quando ci si sposta dal centro, ma rimane pressoché invariata. Poiché la densità della materia visibile (contenuta nelle stelle e nel gas interstellare) cade rapidamente verso la periferia della galassia, la densità mancante deve essere fornita da qualcosa che, per qualche motivo, non possiamo vedere.
Paradosso galattico
Per una spiegazione quantitativa delle dipendenze osservate della velocità di rotazione dalla distanza dal centro delle galassie, è necessario che questo "qualcosa" invisibile sia circa 10 volte maggiore della solita materia visibile. Questo "qualcosa" è stato chiamato "materia oscura" e rimane ancora il mistero più intrigante in astrofisica.
Un'altra importante prova della presenza della "materia oscura" nel nostro mondo proviene dai calcoli che simulano la formazione di galassie, iniziata circa 300mila anni dopo l'inizio del Big Bang. La materia semplicemente non avrebbe dovuto accumularsi nelle galassie, cosa che, tuttavia, osserviamo nell'era moderna. Questo problema è stato chiamato il paradosso galattico e per lungo tempo è stato considerato un serio argomento contro la teoria del Big Bang.
Tuttavia, se assumiamo che le particelle di materia ordinaria nell'Universo primordiale fossero mescolate con particelle di "materia oscura" invisibile, allora nei calcoli tutto va a posto.
Si scopre che ciò che è familiare e apparentemente studiato nei dettagli del mondo visibile, che di recente abbiamo considerato quasi compreso, è solo una piccola aggiunta a qualcosa di cui l'Universo è effettivamente costituito.
Mondo specchio
Nel 1995, il telescopio Hubble ha notato che una delle stelle della Grande Nube di Magellano era più luminosa. Questo bagliore è durato più di tre mesi, ma poi la stella è tornata al suo stato naturale. E sei anni dopo, accanto alla stella apparve un oggetto appena luminoso. Era una nana fredda che, passando a 600 anni luce dalla stella, creò una lente gravitazionale che amplifica la luce. I calcoli hanno dimostrato che la massa di questo nano è solo il 5-10% della massa del Sole.
Infine, la teoria generale della relatività collega inequivocabilmente il tasso di espansione dell'Universo con la densità media della materia in esso contenuta. Se in realtà la densità dell'Universo è esattamente uguale a quella critica, questa non può essere una coincidenza accidentale, ma è una conseguenza di alcune proprietà fondamentali del nostro mondo che devono ancora essere comprese e comprese.
Tuttavia, la nuova teoria afferma che la "materia oscura" può contenere un "mondo specchio" che può cambiare la nostra comprensione dell'universo.
Il Planck Telescope ha raccolto dati sui tempi che seguirono il Big Bang 13,8 miliardi di anni fa, dimostrando che una certa materia misteriosa costituisce il 26,8% della materia nell'universo, più di quanto si pensasse in precedenza.
La materia ordinaria: galassie e pianeti, che possiamo osservare direttamente, è solo del 4,9% circa. E tutto il resto è ancora più misteriosa "energia oscura", che, secondo gli scienziati, è responsabile dell'espansione dell'Universo.
Un nuovo fenomeno
Quest'anno, un team internazionale di ricercatori ha annunciato che un rilevatore di raggi cosmici a bordo della ISS ha rilevato il primo segno dell'esistenza della "materia oscura".
Questi risultati sono arrivati quando l'Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), lanciato nello spazio due anni fa, ha scoperto i segni di un nuovo fenomeno fisico che potrebbe essere una materia strana e sconosciuta fino ad oggi.
Le conclusioni degli scienziati si basano sull'eccesso osservato di positroni - particelle subatomiche caricate positivamente. L'esplosione di positroni rilevata potrebbe essere creata dalla morte della "materia oscura", una sostanza così centrale per il nostro universo da determinare la disposizione delle stelle e dei pianeti.
La soluzione definitiva al mistero dell'apparizione della materia misteriosa può aprirci aree di studio completamente nuove, inclusa la possibilità dell'esistenza di più universi e altre dimensioni.
