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Secondo le teorie attualmente più accreditate, se prendessimo un cubo il cui volume raffigurasse l’Universo, solo il 4% di esso rappresenterebbe la materia ordinaria, ovvero quella che costituisce noi, i pianeti e le stelle, mentre il 26% spetterebbe alla [1] materia oscura ed il 70% all’energia oscura.

Tuttavia, nonostante l’evidente sproporzione, la [1] materia oscura, come dice il suo stesso nome, non è visibile tramite strumenti ottici, e nemmeno rilevabile in altre bande dello [3] spettro come i raggi X o gamma, e in definitiva non si sa ancora con quali strumenti rilevarla direttamente. Proprio per questo la sua esistenza è stata ipotizzata solo in tempi relativamente recenti, negli anni trenta del secolo scorso, e per via indiretta.

Distribuzione di [1] materia oscura

ottenuta da numerose simulazioni

al computer

Studi sulla distribuzione di velocità negli ammassi di galassie, infatti, indicarono che dovesse esserci un’abbondante quantità di materia invisibile capace di legare gravitazionalmente galassie ed ammassi di galassie. La sua natura tutt’ora ci appare ignota e le ipotesi sono varie; non essendoci spazio per una spiegazione dettagliata, possiamo solo dire che tali ipotesi si suddividono in due grandi indirizzi: quelle che si basano sulla materia ordinaria o barionica, ovvero costituita da protoni e neutroni, e quelle che riguardano la cosiddetta materia non barionica, detta materia oscura esotica.

Esiste anche una corrente di pensiero che respingerebbe l’esistenza della [1] materia oscura e che ha prodotto una teoria battezzata MOND. Questa si basa sull’ipotesi che la forza di gravità non si comporterebbe secondo le leggi note su qualunque scala di distanza, ma i suoi obiettori fanno osservare che questa teoria presenterebbe delle pecche, ad esempio non sarebbe in grado di prevedere fenomeni ormai accertati come quelli delle lenti gravitazionali.

L’esistenza della [1] materia oscura su scale galattiche è stata recentemente messa in dubbio anche da due ricercatori canadesi, i quali sostengono che utilizzando la teoria della Relatività Generale alcune evidenze osservative si spiegherebbero senza richiedere l’esistenza di enormi quantità di [1] materia oscura attorno alle galassie. Questa affermazione va specificata meglio, ma prima bisogna accennare brevemente alle ragioni per cui si ritiene esista la [1] materia oscura nelle galassie.

Semplificando molto, queste ci appaiono come enormi aggregazioni di stelle, gas e polveri disposti, nella maggior parte dei casi, su di una struttura a forma di disco, in cui le stelle si muovono su orbite approssimativamente circolari attorno al centro della [9] galassia. Secondo quello che conosciamo della teoria della gravitazione il moto di queste stelle dovrebbe essere qualitativamente simile a quello dei pianeti del sistema solare, ovvero le stelle più vicino al centro orbiterebbero più velocemente rispetto a quelle nella periferia.

Quello che si osserva invece è che la velocità delle stelle è approssimativamente costante man mano che ci si allontana dal centro della [9] galassia lungo il disco. L’unica maniera che ha la teoria della gravitazione classica, ovvero newtoniana, di giustificare questo fenomeno è quello di ipotizzare la presenza di una grande quantità di [1] materia oscura disposta in un alone che si spinge a distanze molto grandi dal centro della [9] galassia.

Proprio durante un recente seminario tenutosi nell’Istituto di Fisica dell’Università di Torino, il prof. Fred Cooperstock dell’Università di Victoria nell’Alberta in Canada ha avuto modo di illustrare le ragioni per cui ritiene questo approccio non adeguato. La sua proposta è quella di descrivere la dinamica delle galassie con la Relatività Generale piuttosto che con la Meccanica Classica. Basterebbe questo a rendere conto delle velocità di [13] rivoluzione delle stelle senza bisogno di invocare quegli enormi aloni di [1] materia oscura ed infatti i calcoli applicati a diverse galassie note hanno mostrato che queste velocità vengono ricostruite senza problemi.

Ma allora perché tutti usano la dinamica newtononiana? Semplicemente perché si è sempre ritenuto che in condizioni di campi gravitazionali deboli e velocità basse quali sono quelle delle galassie, la teoria della gravitazione di Newton sia un’approssimazione valida rispetto alla Relatività Generale. Secondo Cooperstock, però, queste condizioni potrebbero non essere più sufficienti nei casi in cui la materia è distribuita come nelle galassie, ovvero sparsa in maniera più uniforme rispetto a quanto avviene nel Sistema Solare, in cui il 99,9% della massa si trova al centro, nel Sole.

Ovviamente questa proposta ha suscitato parecchio interesse e soprattutto diverse critiche e non è ancora stata accettata dal resto della comunità scientifica. Ad esempio si obietta che le evidenze della presenza di [1] materia oscura non vengono solo da queste velocità di [13] rivoluzione, ma anche dal moto delle galassie stesse negli ammassi e da altri fenomeni quali le lenti gravitazionali. I ricercatori canadesi, dal canto loro, rispondono che non ha senso invalidare il loro modello perché non spiega dei fenomeni non inclusi in esso, ma che piuttosto varrebbe la pena di cercare di capire se i metodi che hanno condotto alle altre evidenze non siano inficiati dallo stesso tipo di errore commesso per le galassie.

Inoltre aggiungono che il loro modello non nega l’esistenza della [1] materia oscura, ma che questa è disposta all’interno delle galassie e non attorno ad esse, è presente in misura molto minore e soprattutto non è costituita da materia esotica, ma normalissima materia barionica che va a costituire nubi di polveri o planetoidi o stelle troppo piccole e poco luminose per poter essere osservate.