Cos'è la materia oscura?
La materia oscura è un tipo di materia costituito da piccole particelle che non interagiscono con la materia ordinaria e non emettono radiazioni elettromagnetiche. Ciò significa che non possono generare, riflettere o assorbire la luce. Per questo motivo la materia oscura è trasparente e non può essere vista ad occhio nudo.
Ricorda che quando parliamo di materia ci riferiamo a qualsiasi corpo o materiale che occupa un posto nello spazio e ha massa e volume. La materia oscura soddisfa queste caratteristiche anche se non è possibile vederla.
Quindi, se la materia oscura è trasparente, come facciamo a sapere che esiste? La sua esistenza è nota per gli effetti che provoca nell'universo, come lo spostamento delle stelle o la distorsione della luce che emettono. Si ritiene che sia i fenomeni che altri possano essere influenzati dalla materia oscura.
Lo studio della materia oscura è della massima importanza, poiché ci consentirebbe di comprendere il funzionamento delle strutture stellari. Aiuterebbe anche a decifrare cosa è successo durante il momento iniziale in cui si è formato l'universo, meglio conosciuto come Big Bang.
Composizione della materia oscura
Sebbene l'esistenza della materia oscura sia un fatto dimostrato dalla scienza, non è molto chiaro di cosa sia fatta. Quello che si sa è che la materia oscura non è composta da protoni o neutroni (materia barionica). Quindi, sorge l'esistenza di due componenti fondamentali:
Materia non barionica (WIMP)
La materia non barionica sarebbe costituita dalle cosiddette Weak Interaction Massive Particles, meglio conosciute come WIMP (dall'inglese, particelle massicce che interagiscono debolmente). Sono particelle più piccole di un atomo e hanno la capacità di interagire con la materia visibile attraverso la forza di gravità.
La loro esistenza è ipotetica e si ritiene che se esistessero sarebbero molto freddi, avrebbero una grande massa e si muoverebbero molto lentamente.
MACHO's
Gli oggetti massicci dell'alone galattico o MACHO (dall'inglese Massiccio oggetto astrofisico compatto con alone) sono costituiti da pianeti erranti, stelle fallite e buchi neri, che sono regioni dello spazio con una grande attrazione gravitazionale.
Sebbene sia possibile che facciano parte della materia oscura, la loro proporzione sarebbe molto bassa rispetto alle WIMP.
Vedi anche Materia
Come è stata scoperta la materia oscura?
La materia oscura era, in linea di principio, solo una teoria. Nel 1933, l'astronomo e fisico svizzero Fritz Zwicky sollevò la possibilità che esistesse un tipo di materia non rilevabile che potesse influenzare i movimenti che si verificano in un ammasso di galassie chiamato Coma.
Un ammasso è un insieme di stelle che si attraggono a causa della loro forza gravitazionale. E Zwicky scoprì, attraverso l'applicazione del metodo scientifico, che la massa totale dell'ammasso studiato era circa 400 volte maggiore di quanto calcolato. Per questo motivo dedusse che esisteva un tipo di materia non visibile che aggiungeva massa extra a questo intero gruppo di stelle.
Negli anni '70 l'astronoma Vera Rubin scoprì che le stelle nella galassia di Andromeda si muovevano alla stessa velocità indipendentemente dalla loro posizione. Questa uniformità di velocità suggeriva che c'era qualcos'altro di carattere non visibile che stava aggiungendo massa a queste stelle.
Il contributo di Rubin è stato essenziale nel gettare le basi per l'esistenza della materia oscura, che è stata dimostrata più e più volte con varie osservazioni. Una delle più importanti è stata la scoperta nel 2005 della galassia VIRGOHI21, composta quasi interamente da materia oscura.
Nel 2021 è stata ottenuta la mappa più dettagliata sulla distribuzione della materia oscura, realizzata dal telescopio Víctor M. Blanco, situato in Cile. La mappa mostra che la materia oscura è molto più diffusa nell'universo di quanto si credesse inizialmente, il che apre nuovi approcci nel campo dell'astronomia e della fisica.
Come si osserva la materia oscura?
Poiché la materia oscura è in realtà trasparente, non esiste un metodo di osservazione diretta che possa facilmente dimostrarne l'esistenza. Tuttavia, ci sono altri metodi. I più utilizzati sono:
Lenti gravitazionali
Una lente gravitazionale è un fenomeno che si verifica quando la luce proveniente da un corpo stellare molto distante viene distorta in presenza di un altro corpo massiccio, come una galassia, un pianeta, il Sole, ecc.
La misurazione di questa distorsione, che ha la forma di una curva, viene utilizzata per determinare la massa dell'oggetto che l'ha provocata. La corrispondenza tra massa e luminosità può indicare la presenza di materia oscura poiché maggiore è la luminosità, più materia oscura contiene il corpo studiato.
Telescopi a raggi gamma
Al centro della Via Lattea, la nostra galassia, c'è un alone di luce molto intenso composto da raggi gamma chiamato Excess GeV del Centro Galattico. E si crede che quell'alone sia generato dalla materia oscura che si annienta.
Sebbene la materia oscura non possa emettere o riflettere la luce, esiste un'ipotesi che la collisione di due particelle di materia oscura possa generare l'emissione di raggi gamma su scala molto debole. Questo risultato è chiamato "annientamento della materia oscura".
I telescopi a raggi gamma mappano l'universo alla ricerca della sorgente che origina questo tipo di luminosità e si sospetta che quando trova raggi gamma trovi anche materia oscura. Il più famoso è il telescopio spaziale Fermi Gamma Ray.
Energia oscura
Sebbene possano essere confusi come sinonimi, materia oscura ed energia oscura sono due concetti diversi.
L'energia oscura è una forma di energia esistente nello spazio che esercita una tale pressione repulsiva che contrasta l'effetto della gravità e contribuisce all'espansione accelerata dell'universo.
L'energia oscura costituisce quasi il 70% della massa nello spazio, ma come la materia oscura, molto è ancora sconosciuto sulla sua funzione e composizione.
Sia l'energia oscura che la materia oscura coesistono nell'universo, ma sono due fenomeni indipendenti.
Guarda anche:
- Universo
- via Lattea
- Galassia
