Briciole Spaziali Arte e letteratura

Briciole Spaziali: Bruno spiega “La materia oscura: un mistero irrisolto”

Bruno (9 anni, di Guastalla) racconta come è nata la scoperta della materia oscura per la rubrica 'Briciole Spaziali'.

L’universo è costituito di materia ed energia: comprende gli oggetti visibili, come le stelle, ma anche una misteriosa sostanza invisibile chiamata materia oscura che possiamo solo rilevare per mezzo della gravità.
Il primo scienziato a ipotizzare questa misteriosa sostanza fu l’astrofisico Fritz Zwicky mentre studiava due insiemi di galassie legate tra loro dalla gravità: l’ammasso della Chioma e l’ammasso della Vergine.
Zwicky, osservando entrambi gli ammassi, ne calcolò la massa e poi, con sua incredibile sorpresa, per spiegare la velocità delle singole galassie stimò che la massa totale doveva essere 400 volte maggiore di quella che si poteva associare alla materia luminosa.
Sembrava, dunque, esserci una grande quantità di materia non rilevata dagli strumenti dell’epoca che non era concentrata nella regione centrale dell’ammasso, ma si estendeva a distanze molto maggiori e, da buon astronomo, Zwicky battezzò questa misteriosa sostanza invisibile materia oscura.
Negli anni ’70, l’astronoma Vera Rubin, studiando la galassia di Andromeda e altre galassie a spirale, ottenne un’ulteriore conferma dell’esistenza della materia oscura. Notò che per le stelle vicino al centro  galattico e per le stelle più esterne alla galassia la velocità del movimento non cambiava, ma rimaneva uguale per entrambi i gruppi.
Stelle così lontane e veloci come quelle più esterne sarebbero schizzate fuori dalle galassie se l’attrazione gravitazionale fosse stata esercitata solamente dalla materia visibile. Per spiegare come mai questo non accadeva bisognava necessariamente ipotizzare l’esistenza di una grande quantità di materia non visibile e distribuita fino a grandi distanze dal nucleo.
Tutte queste evidenze per il momento non si riescono a  spiegare in altro modo e ci fanno pensare che la materia oscura esiste. Per esempio, si potrebbe ipotizzare che il comportamento della gravità si modifichi in condizioni di gravità intensa, come pure si è provato a fare in passato. Il problema vero è che non sappiamo quale sia la particella o le particelle che possano svolgere il ruolo di materia oscura nell’universo: abbiamo molti candidati teorici, ma ci manca una conferma diretta in laboratorio con gli acceleratori di particelle proprio perché la materia oscura interagisce molto debolmente con la materia ordinaria e quindi è molto difficile da osservare direttamente in un laboratorio costruito sulla Terra.

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Immagine in raggi X dell’Ammasso del Proiettile, che costuituisce una delle prove più evidenti dell’esistenza della materia oscura – Chandra X-Ray Observatory via commons

Le fonti che ho utilizzato per scrivere quest’articolo sono:

  • Libro di Alberto Casas Gonzales, La materia oscura, RBA (2015)
  • Libro di Bonaventura, Colombo, Miluzio, L’universo su misura, Rizzoli (2022)
  • Canale YouTube dell’astrofisico Amedeo Balbi (La Materia Oscura)

Ulteriori approfondimenti su EduINAF

briciole_spaziali-bannerContributo per le Briciole Spaziali, rubrica vietata ai maggiori di 14 anni a cura di Anna Wolter, Adamantia Paizis, Mariachiara Falco, Maria Teresa Fulco e Martina Cardillo. L’iniziativa di questa rubrica nasce nell’ambito del Gruppo Storie dell’INAF.

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