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Misteriosa, invisibile e abbondante

28 febbraio, 11:54
La mappa della materia oscura ottenuta sulla base dello osservazioni fatte dal telescopio spaziale Hubble (Fonti: Nasa, Esa, D. Coe) La mappa della materia oscura ottenuta sulla base dello osservazioni fatte dal telescopio spaziale Hubble (Fonti: Nasa, Esa, D. Coe)
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E’ una materia invisibile, si ritiene sia cinque volte più abbondante della materia visibile e che costituisca quindi circa il 25% dell’universo; un altro 70% sarebbe costituito dall’energia oscura, mentre la piu’ familiare materia visibile, quella che costituisce stelle, pianeti ed esseri umani, occuperebbe appena il 5% dell’universo. La storia Da oltre 80 anni la materia oscura e' uno dei misteri piu' fitti per gli astrofisici. Assolutamente invisibile, non emette alcun tipo di radiazione ed e' rilevabile solo attraverso l'attrazione gravitazionale che esercita sulle galassie. Questo fenomeno si chiama “lente gravitazionale” e si basa sulla forza di attrazione gravitazionale generata dall'ammasso di galassie: questa curva la luce delle galassie che si trovano dietro l'ammasso, con un effetto di ingrandimento tanto maggiore quanto piu' e' alta la concentrazione di materia, sia visibile che oscura. E' stato soprattutto questo fenomeno a permettere di stimare le dimensioni della materia oscura.
Il primo indizio sull’esistenza di questa materia invisibile è arrivato dai due metodi tradizionali utilizzati per calcolare la massa di un insieme di galassie. Il primo consiste nel misurare la dispersione della velocita' delle galassie, il secondo nel determinare la massa con una somma di tutte le masse delle galassie che lo compongono. I risultati ottenuti con i due metodi pero' non coincidono, e la massa globale ottenuta a partire dalla dispersione delle velocita' e' sempre circa 10 volte superiore a quella che si ottiene sommando la massa di ciascuna galassia.
Il primo ad avere constatato questa disparita' è stato l'astronomo svizzero Fritz Zwicky nel 1933. Osservando i movimenti delle galassie nell'ammasso della Vergine, dopo aver fatto la stima di tutti i possibili margini di errore, giunse alla conclusione che la massa totale dovesse superare in maniera considerevole la somma delle masse di tutte le galassie che lo costituivano.
La composizione
Sulla composizione della materia oscura ci sono numerose ipotesi. Secondo alcuni potrebbe essere costituita da nane scure, buchi neri, neutrini o da un gas di ipotetiche particelle comparse nei primi istanti dopo il Big Bang e interagenti debolmente con la materia visibile, cosa che renderebbe difficile individuarle. E’ del 1998 l’ipotesi che alcuni componenti della materia oscura potrebbero essere oggetti invisibili chiamati 'Machos' (Massive astrophysical compact halo objects), forse nane brune, stelle con massa troppo piccola per innescare le reazioni termonucleari che rendono luminose le stelle ordinarie.Altri candidati sono particelle che interagiscono molto debolmente con la materia visibile chiamate neutralini e Wimp (Weakly Interactive Massive Particle).
I primi dati
La più grande e dettagliata mappa della materia oscura è stata ottenuta dal telescopio spaziale Hubble alla fine del 2010, sfruttando una sorta di lente di ingrandimento cosmica. L’osservazione è stata condotta da un gruppo di ricerca del Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa nell'ammasso di galassie Abell 1689, a 2,2 miliardi di anni luce dalla Terra. I ricercatori hanno ottenuto una stima della quantita' di materia oscura presente nell'ammasso Abell 1689 e hanno scoperto che al centro dell'ammasso c'e' una concentrazione di materia di gran lunga superiore rispetto a quella finora prevista. La grande quantità di antimateria scoperta nel 2009 dallo strumento Pamela (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) è considerata la prima prova concreta dell’esistenza della materia oscura. Nel febbraio 2010 particelle caratteristiche della materia ordinaria hanno ''incontrato'' le particelle Wimp, nell'esperimento americano Cdms-II (Cryogenic Dark Matter Search).
Esperimenti in corso
Sulla materia oscura stanno indagando molti esperimenti condotti sia sulla Terra sia nello spazio. Tra i primi ci sono gli esperimenti condotti nel più grande acceleratore del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, quelli in corso nei Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e negli acceleratori di Stati Uniti e Giappone; dai ghiacci dell'Antartide e dalle profondità del Mediterraneo gli esperimenti Icecube e Nemo cercano di vedere i neutralini che formano la materia oscura; nello spazio hanno il compito di raccogliere dati sulla materia oscura il satellite Fermi, che indaga sulle esplosioni piu' potenti dell'universo (lampi gamma), il telescopio Hubble e lo strumento Ams (Alpha Manetic Spectrometer), montato all’esterno della Stazione Spaziale Internazionale.

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