Materia oscura: sta arrivando una rivoluzione in fisica?

Cos'è la materia oscura? Non è mai stato osservato, ma gli scienziati stimano che costituisca l'85% della materia nell'universo. La risposta breve è che nessuno sa cosa sia la materia oscura. Più di un secolo fa, Lord Kelvin lo offrì come spiegazione della velocità delle stelle nella nostra galassia. Decenni dopo, l'astronomo svedese Knut Lundmark notò che l'universo deve contenere molta più materia di quella che possiamo osservare. Gli scienziati dagli anni '1960 e '70 hanno cercato di capire cosa sia questa misteriosa sostanza, utilizzando una tecnologia sempre più complicata. Tuttavia, un numero crescente di fisici sospetta che la risposta possa essere che non esiste una cosa come materia oscura affatto.

Il retroscena

Gli scienziati possono osservare la materia lontana in diversi modi. Apparecchiature come il famoso telescopio Hubble misurano la luce visibile mentre altre tecnologie, come i radiotelescopi, misurano i fenomeni non visibili. Gli scienziati spesso trascorrono anni a raccogliere dati e poi procedono ad analizzarli per dare il più senso a ciò che stanno vedendo.


Ciò che è diventato ampiamente chiaro con l'arrivo di sempre più dati è stato che le galassie non si stavano comportando come previsto. Le stelle ai bordi esterni di alcune galassie si stavano muovendo troppo velocemente. Le galassie sono tenute insieme dalla forza di gravità, che è più forte al centro dove si trova la maggior parte della massa. Le stelle ai bordi esterni delle galassie a disco si muovevano così velocemente che la forza di gravità generata dalla materia osservabile non sarebbe stata in grado di impedire loro di volare nello spazio profondo.

Gli scienziati pensavano che ci dovesse essere più materia presente in queste galassie di quella che possiamo attualmente osservare. qualcosa doveva impedire alle stelle di volare via, e lo chiamavano qualcosa materia oscura. Non potevano davvero dire quali proprietà potesse avere tranne che doveva avere un'attrazione gravitazionale, e doveva essercene un bel po'. In effetti, la stragrande maggioranza dell'universo (un enorme 85%) deve essere materia oscura. Altrimenti, le galassie non sarebbero state in grado di rimanere in giro per tutto il tempo che sembrano. Si sarebbero frantumati perché non ci sarebbe stata abbastanza gravità per mantenere al loro posto i trilioni di stelle.

Quando si tratta di scienza, il problema con qualcosa che non puoi osservare è che è difficile dire molto al riguardo. Poiché la materia oscura non interagisce con la forza elettromagnetica, che è responsabile della luce visibile, delle onde radio e dei raggi X, tutte le nostre prove sono indirette. Gli scienziati hanno cercato di trovare modi per osservare la materia oscura e fare previsioni basate su teorie su di essa, ma senza molto successo.

Una possibile soluzione

La teoria della gravità di Newton spiega abbastanza bene la maggior parte degli eventi su larga scala. Tutto, dal lancio del primo lancio a una partita degli Yankees ai movimenti delle costellazioni, può essere spiegato usando la teoria di Newton. Tuttavia, la teoria non è infallibile. Le teorie di Einstein sulla relatività generale e speciale, ad esempio, spiegavano dati che la teoria di Newton non poteva. Gli scienziati usano ancora la teoria di Newton perché funziona nella stragrande maggioranza dei casi e ha equazioni molto più semplici.

La materia oscura è stata proposta come un modo per riconciliare la fisica newtoniana con i dati. Ma cosa accadrebbe se, invece della riconciliazione, fosse necessaria una teoria modificata. È qui che un fisico israeliano di nome Mordehai Milgrom fa il suo ingresso. Sviluppò una teoria della gravità (chiamata Dinamica Newtoniana Modificata o “Luna” in breve) nel 1982 che postula che la gravità funzioni diversamente quando diventa molto debole, come ad esempio ai margini delle galassie a disco.

La sua teoria non è semplicemente spiegare i comportamenti delle galassie; esso predice loro. Il problema con le teorie è che possono spiegare qualsiasi cosa. Se entri in una stanza e vedi che le luci sono accese, puoi sviluppare una teoria secondo cui i raggi cosmici del sole colpiscono specchi nascosti nel modo giusto per illuminare la stanza. Un'altra teoria potrebbe essere che qualcuno abbia premuto l'interruttore della luce. Un modo per separare le buone teorie da quelle cattive è vedere quale teoria fa previsioni migliori.

Una recente analisi di Mond mostra che fa previsioni significativamente migliori rispetto ai modelli standard di materia oscura. Ciò significa che, sebbene la materia oscura possa spiegare abbastanza bene il comportamento delle galassie, ha scarso potere predittivo ed è, almeno su questo fronte, una teoria inferiore.


Solo più dati e dibattito potranno regolare i conti su materia oscura e Mond. Tuttavia, il fatto che Mond venga accettato come la migliore spiegazione distruggerebbe decenni di consenso scientifico e renderebbe molto più normale una delle caratteristiche più misteriose dell'universo. Una teoria modificata potrebbe non essere sexy come le forze oscure e invisibili, ma potrebbe semplicemente avere il vantaggio di essere una scienza migliore.