Materia oscura, ecco gli indizi che abbiamo

Il primo indizio in effetti è molto più vecchio. Era il 1933 quando il fisico ceco Fritz Zwicky scoprì un'incongruenza osservando il più vicino ammasso di galassie: il Chioma Cluster. Zwicky calcolò infatti la massa necessaria a tenere insieme le galassie che ne fanno parte, e confrontò il risultato con la somma delle masse delle singole galassie stimate osservando la loro luminosità. Terminati i calcoli, i due risultati erano così differenti che il fisico si convinse che doveva mancare qualcosa. Una massa misteriosa, invisibile, che aiutava a tenere insieme l'ammasso galattico, e che ribattezzò in seguito, appunto, materia oscura. (Credit: Nasa)
 

Un secondo indizio arrivò invece, qualche anno più tardi, dallo studio delle galassie a spirale, il gruppo di galassie di cui fa parte (per intenderci) la Via Lattea. La fisica predice infatti che la velocità delle stelle dovrebbe diminuire allontanandosi dal centro galattico (il centro di rotazione di una galassia), ma nel 1966 i fisici Vera Rubin e Kent Ford, impegnati a studiare la galassia di Andromeda, scoprirono la velocità delle sue stelle rimane costante anche allontanandosi verso le zone più esterne. L'unica possibilità, ipotizzarono i due scienziati, è che la massa delle galassie non sia interamente definita dagli oggetti che possiamo vedere con i telescopi: ancora una volta, si tornò a parlare della misteriosa materia oscura. (Credit: Esa)
 

La radiazione cosmica di fondo, o Cmb, è una radiazione elettromagnetica residua prodotta dal Big Bang, ed è quindi la più antica testimonianza che abbiamo dei primi istanti dell'universo. Dai calcoli dei fisici, la presenza della materia oscura, che ha alcune caratteristiche che la differenziano dalla materia tradizionale, avrebbe dovuto lasciare un'impronta specifica nella radiazione cosmica. E le rilevazioni più precise mai ottenute della Cmb, raccolte dalla Wilkinson Microwave Anisotropy Probe lanciata dalla Nasa nel 2001, sono risultate compatibili proprio con l'ipotesi della sua esistenza. (Credit: ESA and the Planck Collaboration)
 

Ancora più recente è la prova che arriva dallo studio del cosiddetto Bullet Cluster, un oggetto celeste che consiste in realtà di due ammassi galattici entrati in collisione. Studiandolo con il telescopio spaziale Hubble, i fisici della Nasa hanno calcolato la posizione del cluster in due modi: analizzando l'emissione di raggi X, e gli effetti gravitazionali che l'ammasso produce sulla luce. Anche in questo caso, i due calcoli sono risultati differenti: le analisi ottiche (i raggi X) e quelle degli effetti della gravità mostrano un'inconsistenza, attribuibile (come sbagliarsi) alla presenza di materia oscura. (Credit: Nasa)
 

 
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Quando l'Universo ha avuto inizio due forze in competizione, la gravità e la pressione esercitata dalle radiazioni elettromagnetiche, impedivano alla materia di condensarsi. Stando al modello cosmologico standard, solo con la comparsa della radiazione cosmica di fondo questo stallo primordiale avrebbe avuto termine, e avrebbero iniziato a formarsi le aggregazioni di materia che miliardi di anni più tardi sono diventati i cluster di galassie che possiamo osservare dalla Terra. Le più recenti mappature dell'Universo raccontano però una storia diversa, mostrando pattern di aggregazione delle galassie troppo avanzati nella loro evoluzione per essere spiegati con la sola materia tradizionale. Anche qui, ci viene incontro la materia oscura: essendo immune alla radiazione elettromagnetica, la materia oscura avrebbe infatti iniziato ad aggregarsi molto prima di quella tradizionale, dando origine alle macro strutture galattiche osservate oggi dai fisici. (Credit: Andrew Pontzen and Fabio Governato)