Ognuno di noi almeno una volta ha sentito parlare di "materia oscura", ma non tutti sono in grado di spiegare correttamente di cosa si tratta. Forse non ci sarà bisogno di queste spiegazioni, perché l'ultima ricerca mette in discussione l'esistenza della "materia oscura" in quanto tale.
ANOMALIA GALATTICA
L'ipotesi della “materia oscura” è emersa nel tentativo di comprendere la natura dell'anomalia osservata dagli astronomi.
Nel 1922, l'olandese Jacobus Kaptein, studiando il moto delle stelle, giunse alla conclusione che una parte significativa della materia nella Galassia è invisibile - nel suo lavoro, probabilmente, fu usato per la prima volta il termine "Materia Oscura". Dieci anni dopo, l'ipotesi fu supportata dal radioastronomo Jan Oort, ma si diffuse un anno dopo, quando l'astrofisico svizzero Fritz Zwicky calcolò le velocità radiali di otto galassie situate ai margini dell'ammasso di Coma (costellazione di Coma), e confrontò i dati ottenuti con dati simili, ma calcolati con utilizzando la luminosità apparente del cluster. Ha scoperto che per mantenere la stabilità, la massa totale dell'ammasso deve essere quattrocento volte maggiore della massa delle sue stelle. Sulla base di ciò, Zwicky ha suggerito che vi è una quantità significativa di materia nell'ammasso, che rimane invisibile per noi,ma ha il più forte effetto gravitazionale sulle galassie. Zwicky ha commesso un errore nei calcoli di un ordine di grandezza, ma hanno confermato misurazioni più attente: la massa dell'ammasso di Coma, se calcolata in due modi diversi, non converge in modo significativo nel risultato!
Tuttavia, prima di fare generalizzazioni, era necessario dimostrare che un tale effetto è diffuso nello spazio prevedibile. Nel 1939, l'astronomo americano Hores Babok, studiando la galassia più vicina M 31 (Nebulosa di Andromeda), scoprì che la velocità di rotazione delle stelle attorno al suo centro non diminuisce, come previsto dalla meccanica celeste, inversamente proporzionale al quadrato della distanza, ma rimane pressoché costante. Ciò significa che la galassia per tutta la sua lunghezza contiene una massa significativa di materia invisibile. Babok, tuttavia, non ha associato l'anomalia a una "materia oscura" incomprensibile, ma ha suggerito che nella parte esterna di M 31 sono in atto alcuni processi che ne modificano la dinamica.
SCURO SCURO
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Gli astronomi sono tornati all'ipotesi della "materia oscura" negli anni '60, quando apparvero nuovi strumenti precisi per lo studio dell'Universo. E nel 1975, Vera Rubin e Kent Ford parlarono a una conferenza dell'American Astronomical Society, che affermarono di essere riusciti a ottenere dati affidabili che indicavano una significativa discrepanza tra la teoria della distribuzione di massa nelle galassie e la realtà osservata. Gli scienziati hanno utilizzato il più moderno spettrografo, che ha permesso di determinare la velocità di rotazione dei rami delle galassie a spirale anche "se visti dal bordo". E hanno scoperto che la stragrande maggioranza delle stelle nelle galassie si muove nelle loro orbite con la stessa velocità angolare, confermando l'incredibile ipotesi: la densità di massa nelle galassie è distribuita uniformemente. Dopo altri tre anni, le osservazioni sono state confermate in modo indipendente.e nel 1980 la comunità astronomica ha finalmente riconosciuto la validità delle conclusioni. Allo stesso tempo, Rubin stabilì che affinché la teoria sia coerente con la pratica, le galassie devono contenere una quantità di materia invisibile sei volte maggiore di quella che possiamo vedere attraverso i telescopi.
Allo stesso tempo, iniziarono ad arrivare altre prove. In primo luogo, lo studio del moto nei sistemi di galassie doppie ha rivelato la colossale influenza della "materia oscura", che viola chiaramente le leggi classiche della meccanica celeste. In secondo luogo, senza la presenza della "materia oscura" le galassie ellittiche perderebbero rapidamente il loro gas caldo, che non viene osservato. In terzo luogo, la stessa "materia oscura" piega la luce, che si rivela nell'effetto delle lenti gravitazionali.
Oggi è generalmente accettato che la quota di "materia oscura" sia l'84,5% di tutta la materia contenuta nell'universo.
ALLA RICERCA DELL'IGNOTO
L'idea di "materia oscura" si è rivelata richiesta dai cosmologi quando non sono stati in grado di rilevare la disomogeneità nella radiazione relitta (fondo cosmico a microonde) prevista dalla teoria dell'origine dell'Universo e spiegare l'apparizione delle strutture galattiche attraverso questa. L'introduzione nel modello di alcune particelle, che quasi non interagiscono con la materia ordinaria, ma molto pesante, ha permesso di aggirare la difficoltà che si era presentata. Tuttavia, all'inizio degli anni '90, la disomogeneità della radiazione relitta è stata comunque rivelata utilizzando l'osservatorio orbitale COBE. Sembrava che la questione fosse chiusa, ma la "materia oscura" ha già affascinato così tanto gli scienziati che non l'hanno abbandonata, ma, al contrario, hanno iniziato a cercare un "vettore" a livello subatomico.
Il problema è che la "materia oscura" non interagisce con la radiazione elettromagnetica (inclusa la luce visibile), quindi non può essere rilevata con i metodi tradizionali. Peggio ancora, lo studio del moto di quattrocento stelle situate entro un raggio di 13.000 anni luce dal Sole non ha mostrato alcuna influenza della "materia oscura", e gli scienziati hanno dovuto concludere che è trascurabile nella nostra regione dello spazio (circa 500 grammi sul volume del globo), cioè registrare una particella di una tale sostanza è incredibilmente difficile, se non impossibile. I fisici hanno cercato di risolvere il problema teoricamente, definendo i parametri di una sostanza ipotetica basata sul Modello Standard delle particelle elementari. Neutrini (ma sono troppo leggeri) e particelle ipotetiche come assioni, cosmoni, gravitoni, geijinos, wimps, sono stati considerati candidati.monopoli magnetici, ecc. Anche la distribuzione osservata della "materia oscura" nello spazio solleva interrogativi: dopotutto, se interagisce con la materia ordinaria attraverso la gravità, dovrebbe essere attratta ai centri delle galassie allo stesso modo della materia ordinaria, ma ciò non accade.
È chiaro che le stranezze nel comportamento della "materia oscura" provocano la protesta istintiva di un certo numero di fisici, quindi si rifiutano di riconoscerne l'esistenza, spiegando le anomalie nella distribuzione delle masse galattiche in altri modi. Ad esempio, la suddetta Vera Rubin ritiene che sia più saggio raffinare le teorie classiche piuttosto che introdurre una classe fondamentalmente nuova di particelle subatomiche nel modello. È una sostenitrice della Modified Newtonian Dynamics (MOND), proposta da Mordechai Milgrom nel 1983 e tuttora marginale.
Tuttavia, le ultime ricerche, a quanto pare, costringeranno presto il mondo scientifico a riconsiderare il proprio atteggiamento nei confronti della "materia oscura". Un gruppo di fisici della University of Case Western Reserve (Cleveland, Ohio) ha pubblicato un articolo il 19 settembre 2016, che analizza i risultati delle osservazioni di 153 galassie utilizzando il telescopio a infrarossi Spitzer, ed entrambe le galassie a spirale come la nostra e galassie di forma irregolare sono cadute nel campo visivo e galassie giganti e nane. Lo studio è stato condotto per chiarire il grado di influenza della "materia oscura" sulla rotazione delle stelle. E improvvisamente si è scoperto che non c'era alcuna influenza e le anomalie note erano perfettamente spiegate dalla distribuzione della materia normale.
Gli autori della scoperta suggeriscono che i loro risultati sono fondamentalmente in contrasto con quelli precedenti, perché per la prima volta per stimare la massa di oggetti astronomici distanti, le immagini sono state utilizzate nella gamma dell'infrarosso e non nella luce visibile. Molti di questi oggetti sembrano molto deboli, il che probabilmente ha portato a errori nel calcolo della loro massa reale.
Se i dati sono confermati, il modello cosmologico, che si basa sull'ipotesi dell'esistenza della "materia oscura", può essere tranquillamente respinto, e anche senza ricorrere alla revisione della fisica classica.
Anton Pervushin
