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L’argomento non è assolutamente facile né esiste una teoria del tutto condivisa, tuttavia vale la pena descrivere in modo semplice ed elementare ciò che crediamo di sapere.

Se qualcuno vi chiedesse la differenza tra la materia visibile e quella oscura, la risposta migliore forse sarebbe quella riportata nella figura 1.

Figura 1: a sinistra la materia visibile, a destra quella “oscura”. Punto e a capo!!

Probabilmente sarebbe la più esatta e la meno controversa. Ma sarebbe anche troppo facile e non spiegherebbe niente … Cominciamo allora da quello che sappiamo, dalle evidenze che ci stimolano a credere che esista veramente. In parole semplici, possiamo dire che la massa che osserviamo nell’Universo NON riesce a spiegare gli ammassi di galassie. La loro reciproca gravità non potrebbe infatti legare insieme un numero così grande di strutture gigantesche né tantomeno imprimere le velocità con cui si muovono. Inoltre la [1] rotazione stessa delle singole galassie, la distribuzione della temperatura e certi fenomeni di “lente gravitazionale”, senza una controparte visibile, rimarrebbero senza spiegazione.

Figura 2: l’ammasso galattico Bullet: la parte rossa è materia “normale” evidenziata per l’emissione di raggi X. La parte celeste è materia che, pur non vedendosi, da luogo ad un gigantesco “effetto lente” e quindi DEVE esistere.

La soluzione più immediata è quindi che esista una quantità enorme di massa totalmente invisibile a noi. In realtà il vuoto dell’Universo già ci dice che non è tale quando lo guardiamo con gli occhiali speciali dei raggi X. Il calore emesso permette di calcolare la percentuale di materia ed energia non osservabile in altro modo. Ma dobbiamo andare ben oltre.

Prima di iniziare, dobbiamo però ricordare che qualcuno propone una soluzione molto più semplice, anche se sicuramente più drastica e sconvolgente: non vi è bisogno di [2] materia oscura, basta ammettere che la legge di gravità sia solo un’approssimazione, per distanze relativamente modeste, di una legge più generale. Ad esempio che la vera espressione della forza attrattiva non sia inversamente proporzionale al quadrato della distanza. O almeno non proprio esattamente. Questo spiegherebbe perché le galassie sembrano giocare tra loro con una forza ben più grande del previsto: non è la massa maggiore “nascosta” che la fa da padrone, ma solo il fatto che la forza che le lega è più grande di quanto ipotizzato. Sarebbe bello? Forse si, ma troppe cose sembrano non andare d’accordo con questa teoria troppo semplicistica. In realtà ce ne dovremmo già essere accorti su misure fatte considerando le distanze molto più piccole a cui siamo abituati. O magari no? Se ci pensiamo bene, gli effetti gravitazionali a noi conosciuti sono legati soltanto a pianeti intorno a stelle o al limite a stelle collegate tra loro in un ammasso chiuso o aperto. Ma quando si parla di distanze tra galassie le cose potrebbero cambiare.

Se siamo tutti d’accordo, possiamo allora fermarci qui e metterci a tavolino per scrivere una nuova [3] legge di gravitazione universale. Tuttavia, se invece vogliamo restare nell’ambito delle idee più seguite al momento, che preferiscono (probabilmente giustamente) supporre l’esistenza di materia “aggiuntiva” non ancora visibile con i nostri mezzi, dobbiamo andare avanti e complicare le cose. In questo caso mi chiederete: “va bene, ci crediamo, ma quanta ce n’è e di cosa è fatta?” Qualcuno potrebbe rispondere: “enormi buchi neri”. No, no, non basta. Ci vuole ben altro. Ciò che vediamo e osserviamo è solo lo 0,4% del totale. Questa è la massa totale delle stelle e degli altri oggetti. Poi dobbiamo aggiungere un 3,6% di gas intergalattico (quello visibile ai raggi X). E poi? La [2] materia oscura arriverebbe soltanto a circa il 20%. Ed il resto? Il resto (circa il 75%) sarebbe energia oscura. Non spaventiamoci a mischiare energia e massa! Sappiamo benissimo che Einstein ci ha dimostrato che sono la stessa cosa e possono trasformarsi una nell’altra.

Si, va bene, ma se non si vede, ripeterete ancora, di cosa può essere fatta? Qui le cose si complicano ancora di più e le teorie si sprecano. La maggior parte degli scienziati tende a dividerla in due: quella barionica e quella non barionica. Quella barionica (non spaventatevi per il nome) è composta da ciò che ben conosciamo, ossia le solite particelle contenute nell’atomo e che siamo capaci di produrre nei laboratori. Essa rimarrebbe in uno stato tale da non emettere luce, ma da agire gravitazionalmente con il resto. Questa parte sarebbe composta sia da buchi neri che da stelle troppo piccole per aver innescato il bruciamento dell’idrogeno. Come già detto, però, sarebbe troppo poca. Ci vuole anche la non barionica, ossia quella composta soprattutto da particelle che ancora non conosciamo e che probabilmente si sono create all’atto del [5] Big Bang, ma non hanno contribuito alla formazione degli elementi dell’Universo primitivo. Si tende ancora a dividere questa parte in due categorie, quella calda e quella fredda. La prima forse composta da neutrini, la seconda da strani oggetti chiamati assioni, neutralini ed altro ancora … Oddio! Stiamo cadendo nel difficile ed è meglio che ci fermiamo. D’altra parte sapete che qualcuno ama definire la materia e l’energia oscura come la migliore definizione dell’ignoranza umana? Un po’ come si definiva “terra sconosciuta” quella che era al di fuori delle mappe geografiche dei tempi antichi. La missione PAMELA, a cui partecipa anche l’Italia, cercherà di studiare i raggi cosmici come segnali di energia e [2] materia oscura. Speriamo ci riesca e così ci sentiremo meno limitati. Non dimentichiamoci però anche dell’antimateria … Mamma mia, ma allora non sappiamo proprio niente!!

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