Il Cosmo nascosto

Materia oscura

L’Universo è in larghissima parte non osservabile, perché soltanto per il 4% è costituito da materia ordinaria, quella di cui sono composti gli esseri viventi, le stelle, i pianeti. Tutto il resto non è visibile. Esiste inoltre una forma di energia sconosciuta responsabile dell’espansione accelerata dell’Universo.

Comprendere la natura di queste due componenti oscure dell’Universo è di cruciale importanza per sapere quale sarà il suo destino ultimo: se da un lato, infatti, la materia oscura aumenta l’attrazione gravitazionale, dall’altro l’energia oscura dilata sempre più lo spazio tra le galassie.

Energia oscura

Le osservazioni ci consegnano uno scenario alquanto imprevedibile, e che probabilmente molte persone non conoscono: l’Universo è composto per il 96% di componenti invisibili, materia o energia che siano.

La scoperta che lo spazio dell’Universo si sta tuttora espandendo in modo accelerato, contrariamente a quanto si pensava fino a qualche tempo fa, è spiegata con l’ipotesi che l’Universo sia permeato di una forma di energia sconosciuta, per questo chiamata energia oscura, di tipo repulsivo (ossia antigravitazionale), che contrasta e vince la tendenza dello spazio a contrarsi su sé stesso a causa dell’attrazione gravitazionale esercitata dalla materia presente nel Cosmo.

Materia oscura

A questa energia oscura si somma la cosiddetta materia oscura, costituita da tutte quelle forme di materia che non sono visibili (nel senso di osservabili) o perché non emettono radiazione luminosa (come pianeti, buchi neri ecc.) o perché costituite da particolari particelle ipotizzate ma ancora mai scoperte.

La presenza di questa materia oscura è accertata dagli effetti indiretti che essa produce sulla materia visibile circostante; tali effetti sono infatti sempre di tipo gravitazionale usuale, quindi possono essere studiati con semplicità.

Un effetto di questo tipo è quello che coinvolge alcune galassie a spirale, che in base ai calcoli teorici si dovrebbero disgregare sotto l’effetto della forza centrifuga prodotta dai bracci esterni in movimento rotatorio, se non si ipotizzasse la presenza di materia oscura che ferma tale disgregazione trattenendo i bracci con la sua forza gravitazionale.

L’osservazione di migliaia di galassie, effettuata per una parte importante grazie al telescopio spaziale orbitante Hubble, ha permesso di realizzare una mappa tridimensionale che stima il contenuto della materia e dell’energia presente nell’Universo.

I risultati sono i seguenti: l’energia oscura occupa circa il 70% dell’Universo, la materia oscura il 26% e la materia visibile soltanto il restante 4%.

Non si vede ma si fa sentire

Gli effetti indiretti che produce la materia oscura sono molto importanti per studiare le proprietà dell’Universo. In particolare, si spera di ottenere buoni risultati dall’effetto di lente gravitazionale.

Si tratta di un fenomeno simile alla distorsione che si verifica quando la luce attraversa una comune lente di vetro o di plastica. Nel caso dell’Universo, la luce proveniente da galassie lontane è distorta dagli agglomerati di materia che si interpongono tra tali galassie e l’osservatore. Studiando in dettaglio questa distorsione, si ottengono informazioni sulla massa della struttura che la luce attraversa e sulla distanza tra l’osservatore, questa struttura e la galassia che emette la luce.

Einstein aveva ragione?

Tornando all’energia oscura, da non confondere con la materia oscura, c’è da dire che spesso l’ipotesi della sua esistenza è messa in relazione con un’ipotesi che formulò Einstein all’inizio del secolo per giustificare lo stato dell’Universo, che allora si pensava fosse statico.

Nella sua teoria della relatività generale, Einstein aggiunse allo scopo una costante cosmologica che doveva controbilanciare la tendenza dell’Universo a contrasi su sé stesso a causa della presenza di massa, con un’azione di tipo repulsivo, appunto come quella dell’energia oscura.

C’è da tenere presente però che, anche se alla fine l’intuizione di Einstein si è rivelata corretta, essa era stata introdotta per giustificare un’idea sbagliata.

Per approfondire: Universo oscuro

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