La materia oscura

Scheda a cura di L. Benussi
Estratta dal percorso L'Universo misterioso DI SxT

Gli astronomi sono convinti che le miriadi di stelle e di galassie che osserviamo nell'universo rappresentano solo una minima porzione di tutta la materia che contiene. Il resto, inaccessibile ai telescopi, deve essere ancora scoperto.
Infatti, galassie che si muovono troppo velocemente e stelle che sembrano rifiutarsi di obbedire alle leggi della dinamica indicano la presenza di materia a noi non visibile, materia oscura, la cui massa, nell'ombra, perturba il balletto cosmico: la massa visibile sarebbe cosi solo una minima parte della materia che compone l'universo il resto, inaccessibile ai telescopi deve essere ancora scoperto.

Quanta materia oscura c'è nell'universo?
A questa domanda gli astrofisici rispondono osservando le deformazioni che la massa oscura introduce nelle immagini che giungono a noi dagli abissi del cosmo.
Alcune galassie appaiono curiosamente deformate, le stelle ci si presentano come archi luminosi che tagliano il cielo. Queste immagini non sono altro che la deformazione dell’immagine originale da parte di vasti ammassi di materia oscura la cui gravità devia in cammino i raggi luminosi nel loro percorso tra la sorgente luminosa e l’osservatore. Conoscendo la deformazione possiamo, in senso inverso, intuire la distribuzione di materia che l'ha creata.

L'immagine di una stella deformata da una lente gravitazionale

Dopo aver osservato milioni di galassie per misurarne la deformazione gravitazionale il verdetto è il seguente: la materia visibile nell'universo raggiunge il solo un terzo della sua massa critica. Annunciato nel marzo 2000, questo risultato a fatto molto rumore in quanto confera che grandi quantità di materia sono ancora da scoprire.
Di cosa è composta la materia oscura? Gli astrofisici hanno potuto dimostrare che il contributo dei pianeti extrasolari, delle stelle oscure, gas intergalattici è solo un decimo rispetto alla massa oscura aspettata. E il contributo dei buchi neri? Una moltitudine di questi mostri cosmici, un milione di volte più massivi del Sole, avrebbero certo permesso di risolvere il problema.

Recenti osservazioni recenti hanno indicato però che nell'universo non sono presenti buchi neri in tale quantità.
E se la soluzione dell'enigna della materia oscura richiedesse ipotesi ancora più "esotiche"? Possiamo supporre che la materia mancante non sia solo oscura ma addirittura "diversa" da quella ordinaria, che noi conosciamo, composta dai mattoni fondamentali, protone, neutrone ed elettrone? Tra i vari candidati Il neutrino si è rivelato troppo leggero. Avendo esaurito le particelle conosciute, oggi ci si rivolge a particelle più esotiche non ancora osservate: monopoli magnetici, anelli di corde cosmiche, o ancora assioni. Uno dei candidati attualmente più accreditati per interpretare il ruolo della materia oscura si chiama WIMP (Weakly Interactive Massive Particle): si tratta, come dice il nome, di una particella di massa elevata ma poco interagente con le altre particelle.