Dubbi su materia ed energia oscura

Da qualche anno ormai gli astronomi di tutto il mondo sono impegnati a risolvere due dei più rilevanti misteri dell'universo: la materia oscura e l'energia oscura. Pur non avendo prove dirette circa la loro esistenza, i ricercatori ne ipotizzano la presenza nell'universo di cui, anzi, sarebbero la parte più rilevante: 21% la materia oscura e 75 % l'energia oscura. La loro esistenza viene ipotizzata in base a evidenze osservative che non trovano spiegazione nell'ambito della gravitazione newtoniana e dei modelli classici per l'evoluzione dell'universo. In particolare, l'ipotesi della presenza nell'universo di grandi quantità di materia, non rilevabile se non per i suoi effetti gravitazionali, fu introdotta già prima della metà del secolo scorso a seguito delle misure delle velocità delle stelle nelle galassie. Risultò che le stelle nelle regioni periferiche delle galassie si muovono più velocemente di quanto non avrebbero dovuto fare in base alle leggi di Newton se la massa della galassia fosse solo quella osservabile. Analoghe osservazioni furono in seguito fatte sulle velocità delle galassie all'interno degli ammassi. Anche l'ipotesi della presenza dei energia oscura nell'universo nasce dall'osservazione. In particolare, dall'osservazione di supernovae esplose in galassie distanti, si ricava che il tasso con cui l'universo si espande aumenta con l'età. E' come se nell'universo agisse una forza che si oppone all'attrazione gravitazionale spingendo le galassie ad allontanarsi sempre più velocemente.

Credit: NASA/JPL-Caltech/R Hurt (SSC)

Anche se se ne ipotizza la presenza, però, non solo nè l'energia nè la materia oscura sono mai state direttamente rilevate, ma anche sulla loro stessa natura rimane una grande incertezza e molti misteri. Due recenti studi, anzi, paiono porre in dubbio la loro stessa esistenza. Un gruppo internazionale di astronomi ha pubblicato un lavoro sulle galassie satellite della Via Lattea. La nostra galassia, come tutte le galassie di dimensioni maggiori, sono circondate da galassie satellite. Lo studio ha però messo in evidenza che quelle che circondano la Via Lattea sono un numero molto inferiore e presentano una distribuzione lungo il piano galattico diverso rispetto a quanto si può prevedere utilizzando le leggi di Newton. Tale difformità però non può essere spiegata invocando la materia oscura poichè altrimenti non si riuscirebbe a spiegare il modo in cui si sono formate. I ricercatori ipotizzano perciò che più semplicemente quanto si osserva circa la velocità, la distribuzione e il numero delle galassie satellite della Via Lattea possa trovare spiegazione con una modifica delle leggi di Newton, in un processo analogo a quello che portò alla formulazione delle teoria della relatività di Einstein. Anche l'esistenza dell'energia oscura viene messa in discussione. Astronomi britannici hanno studiato una distribuzione di circa 800mila galassie. Quello che è risultato è che l'interazione dei fotoni del fondo a microonde con il mezzo intergalattico non è esattamente quella che può essere prevista nell'ipotesi di presenza di energia oscura nell'universo. Non c'è dubbio che saranno necessari ulteriori e approfonditi studi per riuscire a chiarire i molti aspetti e le molte domande ancora prive di risposta. Intanto, attorno alla materia oscura e all'energia oscura rimane un ampio alone di mistero.
Immagine in alto - credit: NASA, ESA, M. Livio and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA).