Uno dei più appassionanti misteri dell’universo è che il 90% della sua massa è di natura sconosciuta: non è composta da atomi di idrogeno, ossigeno o qualsiasi altro elemento noto, né è costituita da particelle elementari come quelle create fino ad oggi nei superacceleratori. È un qualcosa che sta al di fuori delle nostre attuali conoscenze. Ha probabilmente una massa, e come la natura ordinaria è sottoposta alla forza di gravità: attrae altri corpi ed è attratta da loro.
In contrapposizione, tuttavia, con la materia ordinaria ha una proprietà che qualifica il suo nome di materia oscura: non emette alcuna forma di radiazione.
La natura di questa “oscura materia del desiderio” resta ancora un enigma, una sfida che impegna da oltre vent’anni gli astronomi e i fisici delle particelle di tutto il mondo. Un gruppo di astrofisici tra i quali Paolo Salucci della Sissa di Trieste, ha pubblicato recentemente su Nature una sorprendente scoperta che mette in discussione l’esistenza stessa della materia oscura e le conoscenze finora acquisite sulla formazione delle galassie.
Prima però cerchiamo di capire meglio cos’è la materia oscura e com’è rilevata. “Nell’universo – spiega Salucci – qualunque corpo emette della radiazione elettromagnetica e soprattutto lo fanno le stelle e i gas che sono i mattoni di base. I nostri sensi e la fisica conosciuta ci indicano che è possibile “vedere” con strumenti adatti, tutto ciò che esiste. Seguendo questa linea di pensiero l’universo è composto di stelle come il Sole che si raggruppano in oggetti a disco o sferici (le galassie) e a loro volta in ammassi di galassie. All’interno di galassie e ammassi è presente a volte del gas (idrogeno, ossigeno, azoto, ferro): è ciò che rimane dal processo di formazione di stelle e galassie.
Tuttavia questo schema non funziona quando si studia l’universo nella sua totalità e cioè la sua espansione, la sua storia, la sua composizione, sia nei suoi dettagli e cioè nei moti interni e in alcune caratteristiche degli oggetti che lo compongono. Noi ci accorgiamo in molte situazioni differenti e indipendenti tra loro sia dell’esistenza imprescindibile di una componente invisibile, sia della deficienza della componente visibile a spiegare un numero notevole di osservazioni astronomiche”. “Queste evidenze, ottenute negli ultimi 20 anni – prosegue l’esperto – non scoprono direttamente la materia oscura, ma ci indicano senza alcun’ombra di dubbio che i barioni, cioè la materia luminosa, hanno e hanno avuto un ruolo trascurabile nella storia dell’universo. Ancora: che meno del 4% della massa energia dell’universo è in forma di atomi conosciuti. Allo stesso modo ci mostrano la presenza preponderante di una componente 5-7 volte maggiore quella dei barioni, che è presente ma non emette radiazione né interagisce con essa”.
L’esistenza di una componente oscura emerge da un altro fenomeno ad una scala maggiore di quella galattica: le lenti gravitazionali sulla scala degli ammassi di galassie. “I raggi luminosi di una galassia in viaggio verso di noi – rileva Salucci – quando entrano in un ammasso di galassie, la cui massa (invisibile) distorce lo spazio circostante, vengono piegati dalla gravità, al di fuori della loro traiettoria lineare. Noi otteniamo così un’immagine distorta a seconda di come la materia oscura è distribuita all’interno dell’ammasso. Quindi nelle galassie, negli ammassi, in tutto l’universo è presente della materia invisibile, che d’altro canto è necessaria per spiegare le perturbazioni osservate nelle radiazioni di fondo e addirittura l’esistenza di strutture gravitazionalmente stabili come galassie e ammassi di galassie”.
Qual è la natura della materia oscura? “La più probabile forma di materia oscura – risponde l’astrofisico – è la materia oscura fredda, chiamata così perché costituita da particelle che avevano pochissima energia termica al momento in cui la materia è diventata importante rispetto alla radiazione. Queste particelle chiamate WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) sono debolmente interagenti con le particelle elementari che vengono create e distrutte nei super acceleratori, con gli atomi e la luce. Il candidato più probabile e che le rappresenta tutte è il neutralino, la particella elementare supersimmetrica più stabile. Le WIMPS interagiscono molto debolmente con la materia ordinaria, e l’esistenza di queste particelle non è stata ancora verificata direttamente nei laboratori e nei super acceleratori a causa della loro massa elevata. Infatti, la produzione di tali particelle richiede energie enormi che saranno appena disponibili solo nei prossimi esperimenti del CERN (l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare, ndr)”.
Attraverso l’osservazione astronomica di diversi tipi di galassie, con telescopi (in Usa e Cile) e radiotelescopi (in Olanda e Australia), il team di ricercatori europei, di cui in premessa, ha scoperto una nuova inaspettata proprietà di “questi mattoni” dell’universo: la materia oscura e la materia ordinaria sono distribuite nelle galassie, di ogni tipo di grandezza, in modo molto più complesso di quanto finora si supponeva e sono intimamente collegate a differenza di quanto predetto dalle teorie attuali. “Dalla nostra ricerca è emerso che le due componenti dell’universo non solo si conoscono ma sono addirittura molto intime”, commenta Salucci che da vent’anni indaga la distribuzione della materia oscura nell’universo. “In particolare – prosegue – abbiamo riscontrato un’interazione complessa, difficilmente spiegabile dalle leggi della fisica fondamentale: la densità superficiale della materia luminosa all’interno di una zona caratteristica della materia oscura è la stessa in tutte le galassie indipendentemente dalla loro grandezza e morfologia. Questo ci conduce a due ipotesi conclusive: quello che noi identifichiamo come materia oscura non esiste, ed è semplicemente l’effetto di una nuova legge di gravità che agisce sulla materia ordinaria; oppure la materia oscura è veramente formata da una nuova particella elementare, ma c’è un processo fisico nella formazione delle galassie che ci sfugge”.
Una particella di materia oscura fredda, ed in particolare il già citato neutralino, è attualmente il candidato di gran lunga più credibile come la particella misteriosa al centro del fenomeno della massa mancante nell’universo. “I nostri risultati – precisa Salucci – escludono questa possibilità e puntano o verso una nuova particella non considerata finora o un qualcosa non particellare: un campo o una variazione della legge di gravità. Una terza spiegazione potrebbe essere invece che non abbiamo al momento nessuna spiegazione attendibile. Tale teoria non riesce assolutamente a spiegare quanto emerso dalla nostra scoperta. Abbiamo infatti riscontrato che in ogni galassia dell’universo la materia oscura sembra sapere dove sia la materia luminosa e come questa sia distribuita, cioè sembra aver interagito con essa in un modo che però attualmente non sappiamo spiegare. Gli aloni di materia oscura intorno alle parti luminose delle galassie si prevede abbiano una particolare distribuzione ma le predizioni non risultano verificate dalle osservazioni”.
Questa inaspettata correlazione apre nuovi orizzonti sulla conoscenza dell’universo e la sua evoluzione, e pone nuovi interrogativi. Come si formano effettivamente le galassie? La legge di gravitazione universale, formulata da Newton ed Einstein, riesce a spiegare il dialogo registrato tra materia ordinaria e materia oscura o è opportuna una sua riformulazione? Esiste davvero questa forma misteriosa di materia e gli esperimenti condotti in tutto il mondo sono destinati a risolvere uno dei più profondi misteri dell’astronomia?
Interrogativi stimolati dall’attualità su un fatto, e una data, di cui l’informazione e il cinema si sono occupati: 21 dicembre 2012. Secondo miti, profezie e una presunta affascinante saggezza e competenza astronomica di popoli lontanissimi nei secoli, quel giorno sarebbe interessato dal previsto allineamento della Terra, del Sole, del gruppo stellare delle Pleiadi e del centro della nostra galassia, tale da creare una condizione unica e irripetibile indicata dal calendario Maya come la fine del Lungo Computo e della Quinta Era: la fine del mondo.
Ovviamente senza dare spazio ai fin troppi segnali provenienti del mondo esoterico ma a quelli delle rilevanze scientifiche (lo strato di ozono che si sta assottigliando, l’intero sistema solare – non solo la Terra – che si sta riscaldando, e le scoperte in campo astronomico), come si pone la società scientifica di fronte a questo interrogativo: cosa potrebbe succedere astronomicamente al nostro mondo e ai sistemi conosciuti? “Dobbiamo distinguere – puntualizza l’astrofisico – i pericoli alla sopravvivenza del pianeta che l’umanità stessa crea e che sono scientificamente provati e purtroppo molto seri, dai pericoli irreali creati spesso ad arte da un certo mondo dei media per autosostenere l’interesse del pubblico. Personalmente, sono aperto al mondo dell’esoterico, paranormale, fantascientifico e non ritengo che la scienza abbia tutte le risposte. Tuttavia, alcune le ha e sicure. Non esiste alcun allineamento cosmico pericoloso, in ogni momento c’è un allineamento interessante e l’Era dei Maya è soltanto la fine di un calendario. È bene studiare tutti i fenomeni associati, ma il fenomeno “2012” sembra soltanto un mezzo per vendere libri e film”.
Si parla di miti, profezie e affascinante saggezza e competenza astronomica di popoli lontanissimi nei secoli, ma al momento ciò è sostenuto solo con qualche flebile indizio senza prove scientifiche. “La comunità scientifica – conclude Salucci – si divide in due: una parte, come me, è aperta letteralmente a tutto finché non viene provato sbagliato, e abbastanza diffidente in tutto finché non viene provato esatto. L’altra metà invece non accetta a priori nulla al di fuori dei propri paradigmi”.
foto: Neven Krcmarek
