La materia oscura non può essere vista o rilevata da nessuno dei nostri strumenti, quindi come facciamo a sapere che esiste davvero?
Immagina che l'Universo fosse una torta e che lo avresti affettato in porzioni gustose corrispondenti a quali proporzioni sono quali. La porzione più grande della torta, il 68%, andrebbe all'energia oscura, quella forza misteriosa che accelera l'espansione dell'Universo. Il 27% andrebbe alla materia oscura, la materia misteriosa che circonda le galassie e interagisce solo attraverso la gravità. Solo il 5% di questa torta andrebbe alla normale materia normale, la sostanza di cui sono fatte le stelle, i pianeti, il gas, la polvere e gli esseri umani.
Alla materia oscura è stato dato questo nome perché non sembra interagire in alcun modo con la materia normale. Non si scontra con esso, né assorbe energia da esso. Non possiamo vederlo o rilevarlo con nessuno dei nostri strumenti. Sappiamo che è lì solo perché possiamo vedere l'effetto della sua gravità.
Ora, potresti dire, se non sappiamo cos'è questa cosa e non possiamo rilevarla. Come facciamo a sapere che è effettivamente lì? Non è probabilmente lì, come i draghi? Come facciamo a sapere che la materia oscura esiste davvero, quando non abbiamo idea di cosa sia realmente?
Oh, è lì. In effetti, praticamente tutto ciò che sappiamo è che esiste. La materia oscura è stata teorizzata per la prima volta negli anni '30 da Fritz Zwicky per spiegare il movimento degli ammassi di galassie, ma i calcoli moderni sono stati fatti da Vera Rubin negli anni '60 e '70. Calcolò che le galassie ruotavano più velocemente di quanto avrebbero dovuto. Così in fretta che dovrebbero sbranarsi come una giostra che espelle i bambini.
Rubin immaginò che ogni galassia fosse bloccata all'interno di un vasto alone di materia oscura che forniva la gravità per tenere insieme la galassia. Ma non c'era modo di rilevare effettivamente questa roba, quindi gli astronomi hanno proposto altri modelli. Forse la gravità non funziona come pensiamo a grandi distanze.
Ma negli ultimi anni, gli astronomi sono migliorati sempre di più nel rilevare la materia oscura, puramente attraverso l'effetto della sua gravità sul percorso che la luce prende mentre attraversa l'Universo. Mentre la luce viaggia attraverso una regione di materia oscura, il suo percorso viene distorto dalla gravità. Invece di prendere una linea retta, la luce viene piegata avanti e indietro a seconda di quanta materia oscura passa attraverso.
Ed ecco la parte incredibile. Gli astronomi possono quindi mappare le regioni della materia oscura nel cielo semplicemente osservando le distorsioni nella luce, e poi lavorando a ritroso per capire quanta materia oscura dovrebbe essere presente per causarla.
Large Hadron Collider. Credito: NY Times
Queste tecniche sono diventate così sofisticate che gli astronomi hanno scoperto situazioni insolite in cui le galassie e la loro materia oscura sono state strappate via l'una dall'altra. O le galassie di materia oscura che non hanno abbastanza gas per formare stelle. Sono solo gigantesche macchie di materia oscura. Gli astronomi usano persino la materia oscura come lenti gravitazionali per studiare oggetti più distanti. Non hanno idea di cosa sia la materia oscura, ma possono ancora usarla come telescopio.
Non hanno mai catturato una particella di materia oscura e non le hanno studiate in laboratorio. Uno dei prossimi compiti del Large Hadron Collider sarà quello di cercare di generare particelle che corrispondano alle caratteristiche della materia oscura come la comprendiamo. Anche se LHC non crea effettivamente materia oscura, aiuterà a restringere le teorie attuali, si spera che aiuti i fisici a concentrarsi sulla vera natura di questo mistero.
È così che funziona la scienza. Qualcuno nota qualcosa di insolito e poi propone teorie per spiegarlo. La teoria che meglio corrisponde alla realtà è considerata corretta. Viviamo in un mondo moderno, dove tante teorie scientifiche sono già state dimostrate da centinaia di anni: germi, gravità, evoluzione, ecc. Ma con la materia oscura, sei vivo in un momento in cui questo è un mistero. E se siamo fortunati, lo vedremo risolto nel corso della nostra vita. O forse non c'è materia oscura, dopotutto, e stiamo per imparare qualcosa di totalmente nuovo sul nostro Universo. Scienza, dipende tutto da te.
Cosa pensi che sia la materia oscura? Raccontaci nei commenti qui sotto.
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