Come facciamo a sapere che esiste la materia oscura?

La stragrande maggioranza di tutta la materia nell’universo è costituita dalla cosiddetta materia oscura. Questo non è stato osservato direttamente. Come facciamo a sapere che esiste?

Secondo i cosmologi, più dell’80% di tutta la materia nell’universo è costituita da particelle invisibili che sono diverse da tutte le particelle che conosciamo. Questa “materia oscura” non è stata osservata direttamente. Inoltre, nell’acceleratore di particelle non sono state prodotte particelle con le stesse proprietà di materia oscura. Tuttavia, la maggior parte dei fisici e degli astronomi è convinta che le particelle oscure esistano. Come fanno a saperlo con certezza?

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radiazione cosmica di fondo a microonde

Questo perché non vediamo direttamente la materia oscura, ma ne osserviamo gli effetti. Ad esempio, le stelle sulla superficie esterna delle galassie a forma di disco si muovono molto più velocemente di quanto ci si aspetterebbe in base alla quantità di materia visibile in quelle galassie. In effetti, si sta muovendo così velocemente che di solito deve espellerlo da quelle galassie. Questo probabilmente non è perché c’è un cerchio di materia oscura attorno a queste galassie, che mantiene le stelle esterne in linea attraverso la gravità.

Inoltre, vediamo anche effetti di materia oscura su scala molto più ampia, ad esempio nel fondo cosmico a microonde. Questa è la radiazione che è sorta poco dopo il Big Bang e si è diffusa in tutto l’universo. Alcune fluttuazioni della temperatura di questa radiazione indicano che l’universo contiene molta più materia di quella che possiamo vedere: materia oscura.

Ci sono anche fisici, tra cui l’olandese Eric Verlind, che credono che la materia oscura non esista. Credono che la gravità si comporti su scala cosmica in modo diverso da come pensiamo. Quindi una corretta modifica della teoria gravitazionale rende superflua la materia oscura. La teoria di Verlinde, ad esempio, può effettivamente spiegare la velocità delle stelle nelle galassie a disco senza la necessità di ulteriore materia. Tuttavia, lui e altri fisici non sono ancora riusciti a sviluppare una teoria che spieghi tutti gli effetti della materia oscura.

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