Pensa a tutto ciò che esiste nell'universo. Forni spaziali giganti come il nostro sole. Giganti gassosi, accanto ai quali il nostro pianeta sarà solo un nano. Righe di asteroidi che corrono nello spazio vuoto. Stelle lontane migliaia di anni luce di distanza. Tutto questo è meno del 5% della massa dell'universo. Dov'è il resto? Questo è ancora un mistero. Il nostro gigantesco universo potrebbe essersi formato con particelle di materia oscura che non avevamo nemmeno avuto l'opportunità di osservare. Gli scienziati stanno cercando di dimostrare la loro esistenza e con loro l'esistenza di "stelle oscure".
C'è un elemento che può costituire fino al 25% dell'universo. Non possiamo sentirlo o vederlo. Non interagisce con la luce. Non è nemmeno costituito dai mattoni a cui siamo abituati: elettroni e protoni all'interno degli atomi che compongono tutta la materia.
Questa è "materia oscura" e gli scienziati hanno cercato di capire di cosa si tratta da decenni. L'astrofisica teorica Katherine Freese è una di quelle che cacciano questi misteriosi mattoni della vita. Trent'anni fa, la sua teoria di una colla invisibile che ha contribuito a plasmare l'universo ha portato alla costruzione di acceleratori di particelle sotterranei su tutta la terra, come le macchine del CERN. Cosa stanno cercando? Queste particelle sono chiamate wimps (WIMP) e, secondo Freese, le stelle realizzate con questo materiale spettrale avrebbero potuto aiutare il cosmo a formarsi miliardi di anni fa.
I Wimps (particelle massicce che interagiscono debolmente) sono grandi particelle che non interagiscono con le forze elettromagnetiche. Questo li rende "oscuri": non possono essere osservati utilizzando i sensori elettromagnetici che gli esseri umani hanno utilizzato per esaminare l'universo negli ultimi cento anni.
Ma grazie alla teoria della supersimmetria - che implica che ogni particella conosciuta abbia un equivalente di "antimateria" - c'è una lacuna nel nostro attuale atlante di particelle, e WIMPS può colmare quella lacuna perfettamente. Sono ovunque, ma non lasciano tracce perché sono riluttanti a interagire con le particelle ordinarie che li circondano.
"Bene, se prendiamo tutti gli oggetti nella nostra vita quotidiana - il tuo corpo, la sedia su cui si siede, l'aria che respira, i muri intorno a noi, aggiungiamo i pianeti, aggiungiamo le stelle - tutto questo è fatto di atomi che comprendiamo, ma tutta questa materia atomica costituisce solo il 5% del nostro universo - il cinque percento! Pertanto, c'è un altro 95% che dobbiamo capire. Ed è qui che entrano in gioco la materia oscura e l'energia oscura. Quando ti attraversano - miliardi di particelle ogni secondo - non te ne accorgi, perché l'interazione debole è davvero debole, non succede nulla ".
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“Una buona analogia per la materia oscura è il vento. Non lo vediamo, è invisibile, eppure siamo sicuri che esista perché le foglie frusciano. Lo stesso è il caso della materia oscura. Vediamo che mette insieme le cose … è materia, il che significa che sente la gravità. Si rannicchia e mette insieme le cose. Sappiamo che esiste per questo motivo, ma non sappiamo in cosa consista.
Se i wimp esistono - e Freese è sicuro che lo fanno - dovrebbero essere apparsi poco dopo il Big Bang.
Freese ha esplorato questa teoria con i colleghi astrofisici Paolo Gondolo dell'Università dello Utah e Doug Spoliar dell'Università di Stoccolma in Svezia. Hanno cercato le prime "stelle oscure" che si sono formate nei primi giorni dell'universo.
Nonostante il loro nome, queste antiche stelle erano abbaglianti: vivevano dell'annientamento della materia oscura. E alcuni di loro potrebbero vivere negli angoli più remoti dell'Universo, splendendo radiosamente.
"Le stelle scure hanno iniziato con le stesse masse del Sole, ma potrebbero diventare sempre più grandi fino a diventare una massa di milioni di soli e miliardi di volte più luminose".
“Il prossimo grande telescopio, il James Webb Space Telescope, un'estensione del famoso telescopio spaziale Hubble, sarà in grado di trovare stelle scure. In questo modo, non solo troveremo un tipo completamente nuovo di stelle, che è già di per sé sorprendente, ma dimostreremo anche che vivono di WIMP. Quindi il problema verrà risolto da solo.
E questo potrebbe significare la fine di una delle sfide più difficili della scienza moderna. Gli scienziati hanno cercato di risolvere il problema della materia oscura dagli anni '30, ma i suggerimenti della sua esistenza sono apparsi molto prima.
"Quando le persone hanno studiato il movimento del sole e dei pianeti intorno a loro, si sono resi conto che i pianeti centrali si muovono abbastanza rapidamente, ma più lontano dal centro, più lento è il movimento", dice Freese.
"Così hanno pensato, ok, queste sono le leggi di Newton, le conosciamo, queste sono le leggi della natura, diamo un'occhiata a strutture più grandi: galassie e ammassi di galassie."
“Ma non è quello che hanno scoperto: hanno scoperto che mentre ti muovi dal centro della galassia, tutto si muove alla stessa velocità. È stato piuttosto strano."
Freese crede che le stelle e i pianeti che vediamo nel cielo notturno siano il culmine di una lunga catena di reazioni iniziata con queste particelle che interagiscono debolmente. E dice che senza particelle di materia oscura, l'universo non sarebbe potuto diventare quello che è. "Le strutture in cui viviamo, galassie e ammassi di galassie, non si sarebbero potute formare se la materia oscura non avesse formato la rete cosmica in cui viviamo".
“Cioè, prima la materia oscura si è riunita, e poi gli atomi ordinari, i neutroni e i protoni e così via, insieme alla materia oscura, hanno formato le protogalassie, che hanno portato alla comparsa di galassie, pianeti e stelle. Ma per iniziare a formare questa struttura, è necessaria la materia oscura.
ILYA KHEL
