Mi è stato chiesto cosa sia la MATERIA OSCURA

Certo, sono fisico, dovevo aspettarmi che una domanda del genere prima o poi mi venisse rivolta.

Rispondo con la massima sincerità: è una domanda che mi mette in imbarazzo perché spesso si pensa che i fisici sappiano dire cosa siano le cose. Mi piace sottolineare che solo il Signore sa COSA SONO le cose cioè come la realtà è fatta per davvero. I fisici possono solo descrivere la realtà tramite dei loro modelli semplicistici. Già ne ho parlato nel paragrafo dedicato alle onde gravitazionali: per spiegare una cosa si utilizzano dei concetti a noi familiari, in modo che tramite l’utilizzo di concetti ben noti possiamo capire quello che è stato scoperto. Un po’ come il dizionario dove per spiegare un termine se ne utilizzano altri più semplici. Ecco quindi che l’utilizzo del modello fisico è necessario per spiegare qualcosa di così rognoso come la materia oscura.

Fin qui tutto liscio.

Ora, la materia oscura si inserisce in un quadro di teorie. Per ogni teoria si cerca sempre la “prova” o, meglio “le prove”: se si trovano allora diciamo che quella teoria e il relativo modello sono fondati; se non si trovano le prove, allora quella teoria rimane infondata.

Tutto questo deve essere chiaro perché quando si parla di MATERIA OSCURA la si deve inquadrare come qualcosa di tangibile anche se di caratteristiche esotiche o magari non ancora note, quanto piuttosto una mera supposizione, cioè un’idea ancora tutta da verificare con gli esperimenti. E’ chiaro che qui sto forzando un po’ la mano per far risaltare meglio il fatto che, trattandosi di una teoria, non c’è certezza. La materia oscura sarebbe quindi un’ipotetica forma di materia che starebbe ovunque nell’universo. È stata ipotizzata per risolvere un problema spinoso che nasce se si guarda alla forza gravitazionale esercitata dai vari corpi celesti. Se guardiamo i pianeti, il sole la luna ecc, ecc, troviamo gli effetti della legge gravitazionale: risulta che la gravitazione dipende dalle masse dei corpi e dalla distanza tra di loro. Più pesanti sono i corpi e più è intensa la forza di attrazione tra di essi; maggiore è la distanza e minore è la forza. Semplice. Ed ecco il problema che è venuto fuori: si conoscono le dimensioni e le distanze di parecchie galassie: col telescopio possiamo vederle e con altri mezzi sempre più sofisticati possiamo studiarle e analizzarne i dettagli. Calcolare le forze gravitazioni in gioco è un gioco come fare dei prodotti e delle somme. Bene, il problema è che a conti fatti risulta che, in base alle distanze misurate tra le galassie, le masse coinvolte non sarebbero sufficienti a tenerle aggregate. In base ai conti, le galassie non avrebbero massa sufficiente per stare compatte. Dovrebbero disgregarsi. O meglio, non dovrebbero esistere.   La cosa è imbarazzante, non credete? Ecco quindi che si ipotizza la presenza di un “qualcosa” che ha effetti gravitazionali, e per quel che ne sappiamo l’unica cosa che può avere effetti gravitazionali è della “massa” ovvero della “materia”. A conti fatti, dovrebbe esserci più materia di questo ipotetico tipo che non materia per come la conosciamo noi. Ed ecco un altro fastidioso problema: come potrebbe essere fatta una materia alternativa? La materia la conosciamo perché possiamo osservarla: fatta da protoni, neutroni ed elettroni arrangiati a fare atomi. Poi la meccanica quantistica descrive le regole della loro organizzazione e ne determina le energie. La luce, ma anche i raggi X delle fotografie, i raggi gamma cosmici che ci fanno impallare i PC, le onde radio delle stazioni, le microonde del nostro fornetto, i raggi UV che ci fanno abbronzare… tutte queste radiazioni contengono dell’energia che ben interagisce con la materia basata su elettroni/protoni/neutroni, che è quella come conosciamo. Ecco perché sappiamo “vedere” le cose nell’universo: perché la materia dell’universo interagisce con tutte queste radiazioni che poi arrivano sulla terra e noi le osserviamo. La luce delle stelle in primis. Se osserviamo la luce di una stella allora sappiamo che la stella esiste o, meglio, esisteva… perché passa un bel po’ di tempo prima che la luce emessa dalla stella arrivi fino ai nostri occhi: così, mentre osserviamo la luce di una stella potrebbe darsi che la stella in realtà è già morta e sepolta e magari ancora non lo sappiamo perché stiamo osservando la luce che, emessa tanti anni prima, sta arrivando solo adesso ai nostri osservatori. La cosa è anche carina, perché se è così allora in realtà stiamo guardando nel passato della stella. È un po’ come fare un viaggio nel tempo, ma per questo vi rimando al paragrafo dedicato al tempo e ai viaggi nel tempo.

Vi ho inflazionato gli zebedèi con tutto questo “pippone” solo per dirvi che la materia “mancante” della quale ipotizziamo la presenza per i soli indizi gravitazionali è OSCURA perché non abbiamo tracce della loro presenza: poiché questa materia oscura non interagisce con la radiazione elettromagnetica (luce, raggi X, microonde, UV… ecc) non ci manda neanche uno straccetto di radiazione. È proprio OSCURA anche nel senso letterale del termine: nera perché non emette luce. Sarebbe quindi fatta di un tipo di materia diversa da quella formata da elettroni/protoni/neutroni che conosciamo, perché quest’ultima, invece, interagisce bene con le radiazioni. Se non è fatta da elettroni/protoni/neutroni o, francamente non ho idea di cosa possa essere fatta. Non lo so io e non lo sa nessuno. È OSCURA anche da questo punto di vista. Misteriosa. Come vedete l’imbarazzo che prova la scienza quando si parla di questo argomento è evidente. E quindi, tornando all’inizio del paragrafo è davvero difficile dire cosa SIA la materia oscura. Possiamo solo dire, ricapitolando, che la materia oscura è quell’ipotetica materia che permeerebbe l’universo e che darebbe il suo contributo gravitazionale ai corpi celesti aumentando la loro attrazione gravitazionale. La sua presenza è ipotizzata per giustificare il fatto che le galassie esistono stabilmente. Come sia fatta la materia oscura non si sa: non si vede e, se davvero c’è, allora è oscura, cioè non interagente né con la luce né con le altre radiazioni elettromagnetiche. Sarebbe un tipo di materia esotica e la presenza è ipotizzata, anche qui, solo per risolvere un enigma come tanti altri che spesso le osservazioni sperimentali dell’universo pongono.

Immagino che, se davvero esiste, ora potremmo osservarla tramite le onde gravitazionali che può emettere, visto che adesso sembra che queste onde gravitazionale esistano davvero. Dobbiamo solo affinare i mezzi per poterle rilevare.

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