Rappresenta circa il 90% dell’universo, ma nessuno l’ha mai vista. L’unica cosa che sappiamo con certezza è cosa non è la materia oscura.

È uno degli argomenti più letti, tra gli appassionati di astronomia. Forse perché di questo elemento, così diffuso nell’universo, sappiamo ancora poco e niente. L’unica cosa di cui siamo certi, però, è cosa non è e come non si comporta la materia oscura. E dato che nessuno è mai riuscito ad osservarne una sola particella, cerchiamo di fare chiarezza prendendo in esame un articolo pubblicato dall’astrofisica Sabine Hossenfelder su questo argomento.

Una foto scattata dal telescopio spaziale Hubble. Credit: ESA

Cosa non è la materia oscura

La materia di cui siamo fatti, ma anche quella che compone stelle, pianeti e galassie, tutta insieme, non rappresenta altro che il 4,9% dell’universo. Il 26% circa del cosmo, invece, è materia invisibile, cioè materia di cui non conosciamo la composizione. Il rimanente 69% è energia oscura, di cui non sappiamo molto, ma c’è. Il fatto che sia oscura non significa che non ci sia, vuol dire solo che non emette alcun tipo di radiazione elettromagnetica, né all’interno dello spettro di luce visibile, né ai raggi X.

Per quanto sia ancora un mistero, la materia oscura si comporta esattamente come la materia comune, per quello che riguarda la sua interazione con lo spazio-tempo. In pratica si diluisce quando può espandersi in un volume ampio ed esercita la stessa attrazione gravitazionale della materia ordinaria.

Come facciamo a sapere che c’è?

Se vi state chiedendo se l’esistenza della materia oscura sia dimostrabile, la risposta è sì. Prendiamo le galassie: esercitano una forza di attrazione gravitazionale più grande di quella che si potrebbe attribuire alla sola materia visibile. In più, ci permette di spiegare perché le stelle più esterne ruotano così velocemente attorno al centro della galassia. Per non parlare della radiazione cosmica di fondo, grazie alla quale possiamo affermare con certezza che c’è stato un Big Bang: non sarebbe spiegabile senza la materia oscura.

Il primo a rendersi conto dell’esistenza di qualcos’altro, oltre alla materia visibile, fu l’astrofisico svizzero Fritz Zwicky nel 1933. Vent’anni più tardi fu invece l’astronoma americana Vera Rubin a documentare una serie di dati che dimostravano a tutti gli effetti l’esistenza di questa materia in tutte le galassie e non solo in quelle osservate da Zwicky.

Fritz Zwicky e Vera Rubin. Credit: Focus.it
La materia oscura nella formazione delle galassie

La storia della materia oscura è strettamente legata alla formazione delle galassie (e quindi dell’universo). Nonostante formi dei filamenti reticolari in tutto l’universo, non è distribuita uniformemente tra le galassie. Gli scienziati sostengono che si condensi in nuvole e che ce ne sia una maggiore concentrazione al centro delle galassie.

Per concludere, quindi: come potremmo definire la materia oscura? Secondo le ipotesi più accreditate, si tratterebbe di particelle diverse dai soliti protoni, neuroni ed elettroni. I fisici per ora le chiamano Wimp (particelle aventi massa, ma poco interagenti), poiché non emetterebbero né rifletterebbero luce, ma anzi, attraversano quasi come fantasmi la materia ordinaria.

In questo video del nostro Daniele Gasparri c’è qualche curiosità e nozione in più su questo argomento:

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