L’universo non è come si pensava: ovvero, costituito solo di atomi, pianeti, stelle, nebulose, galassie e tutto quanto brilla. Ma c’è molto di più, qualcosa che gli scienziati hanno chiamato “materia oscura”.
La materia oscura ha svolto un molto importante nella formazione ed evoluzione delle galassie nell’universo. Senza questa componente che produce gravità, sicuramente non ci sarebbe né la Via Lattea, né qualsiasi altra galassia, e quindi le stelle, i pianeti. E anche noi stessi.
L’85 per cento della materia dell’universo è costituito da questa componente misteriosa che produce gravità, ma non interagisce con la radiazione elettromagnetica e, quindi, non brilla o con la radiazione assorbita, non forma né stelle né galassie. Per questo motivo, è stata chiamata materia oscura o invisibile.
E così nacque l’odierna questione che gli scienziati si pongono: cos’è la materia oscura? Finora, diverse proposte sono state sollevate. Una delle teorie più completi afferma che si tratta di particelle elementari, finora sconosciute, che sviluppano grumi enormi in grado di produrre gravità. Da questi grumi si formano galassie visibili.
La materia oscura può quindi spiegare come le galassie si siano equilibrate, ma fungendo anche da catalizzatore per la formazione della stessa. Nell’universo primordiale, la materia oscura, non interagendo con la radiazione elettromagnetica, non subisce questo processo.
Il concetto di materia oscura è stato coniato decenni or sono, sia con osservazioni che con proposte teoriche. Oggi sappiamo che solo circa il cinque per cento dell’Universo è costituito di materia ordinaria, il 25 per cento è materia oscura e il 70 per cento è formato da energia oscura – di cui poco sappiamo.
La prima prova della materia oscura risale agli anni ’30, quando l’astronomo Fritz Zwicky studiò il moto delle galassie in un ammasso galattico e si accorse che tutto si muove a velocità elevate; la gravità produce galassie e gas nel cluster, raggiungendo un equilibrio. Nei decenni successivi, gli astronomi condussero sempre più osservazioni dei moti di oggetti che brillano, come stelle e galassie, e confermarono che era necessaria una fonte invisibile di gravità per mantenere in equilibrio gli oggetti.
Allo stesso modo, il fenomeno della lente gravitazionale di Einstein scoprì che c’è molta più materia intorno alle galassie e agli ammassi di quanto non si veda con i telescopi. Ma potrebbe essere che sia necessaria la legge universale della gravità o la teoria della relatività generale a variare le scale delle galassie. Si tratta di una possibilità, ma non risolve tutti i problemi inerenti la materia oscura.
Sicuramente, il problema della materia oscura è una delle sfide più importanti per la fisica, l’astrofisica e la cosmologia moderna. Viviamo oggi sull’orlo di una rivoluzione scientifica e il giorno in cui conosceremo completamente la materia oscura e l’energia oscura, tutto sembrerà banale e, forse, ne potremo trarre vantaggio.
