Quando la materia oscura ci spiega altri misteri...

La materia oscura, una sostanza misteriosa che non emette e non assorbe luce e che rileviamo solo grazie ai suoi effetti gravitazionali, è la forma di materia predominante nell'Universo (leggi L'enigma della materia oscura). Non sappiamo cosa sia, ma la sua presenza è certa e spiega altri fenomeni come quello che sto per descrivervi.
Da oltre cinquanta anni è noto che le regioni esterne della nostra galassia sono deformate. Oggi si pensa che il fenomeno sia spiegabile grazie agli effetti della materia oscura.

Un braccio della nostra galassia, la via Lattea, osservato dal Delicate Arch, Utah, USA.
(http://farm7.static.flickr.com/6102/6284184609_fc912e4104.jpg).

La nostra galassia è formata da un disco sottile formato dai bracci di spirali in cui si trova anche il sistema solare, un nucleo denso, con al centro un buco nero supermassiccio, un rigonfiamento allungato detto barra e un alone composto da vecchi ammassi stellari che circondano la galassia. Come tutto l'Universo, anche la nostra galassia è permeata da materia oscura. Valutando i suoi effetti gravitazionali sulle stelle e sui gas della galassia, la materia oscura sembra avere una distribuzione sferica che si estenderebbe oltre l'alone di stelle. Su grande scala, tuttavia, la sua distribuzione è piuttosto disomogenea e questa mancanza di uniformità sarebbe alla base della deformazione della nostra galassia.
I radiotelescopi hanno permesso la realizzazione di mappe del nostro disco galattico evidenziando una deviazione tra la periferia e il centro galattico di circa 7500 anni luce. Nella sua rotazione intorno al centro della galassia, il gas periferico del disco oscilla su e giù, dentro e fuori dal piano. Le oscillazioni si verificano nell'arco di centinaia di milioni di anni e noi stiamo osservando un momento particolare dell'oscillazione. Il disco galattico si comporta, insomma, come una specie di gong!!!
Negli anni cinquanta si ipotizzò che le Nubi di Magellano, le galassie più massicce che orbitano intorno alla via Lattea, esercitassero forze gravitazionali responsabili di questa distorsione. Tuttavia si scoprì ben presto che la loro massa non era tale da poter giustificare questo effetto, che rimase, così, un mistero irrisolto per decenni.

La deformazione della nostra galassia. Le regioni più esterne si deformano come un CD riscaldato!
(http://www.nature.com/scientificamerican/journal/v305/n4/box/scientificamerican1011-36_BX1.html).

La scoperta della materia oscura nella nostra galassia sembra proprio aver risolto il mistero. Le Nubi di Magellano sarebbero "immerse" nella materia oscura e attraversandola funzionerebbero come un martello che colpisce il gong. Come una barca che avanza nell'acqua, queste galassie produrrebbero una scia nella materia oscura. Si creerebbe così una disomogeneità nella distribuzione di materia oscura, la quale, a sua volta, agirebbe come un martello cha fa vibrare le parti periferiche meno massicce della nostra galassia.
La materia oscura ha permesso di risolvere anche altri misteri. Secondo previsioni teoriche, intorno alla via Lattea dovrebbero orbitare centinaia di galassie. Ma per lungo tempo ne sono state osservate solo venti. Recentemente usando radiotelescopi molto più potenti, sono state individuate molte galassie ultradeboli, contenenti cioè poche stelle. Ebbene, secondo alcuni astrofisici, la maggior parte delle galassie intorno alla via Lattea sarebbe costituita da materia oscura. Questo spiegherebbe la difficoltà nell'individuarle. E' interessante notare che i problemi sollevati dalla materia oscura nella nostra galassia abbiano portato a formulare nuove ipotesi anche per la materia ordinaria, quella cioè che forma stelle e pianeti. Infatti, nelle galassie la quantità di materia è misurata come il rapporto tra massa e luminosità, cioè la massa della materia divisa per la quantità totale di radiazione emessa. Questo rapporto è espresso in unità solari e, per definizione, il Sole ha tale rapporto uguale a 1. Sembra che nella vicinanze della nostra galassia, questo rapporto sia particolarmente elevato a causa di un denominatore molto basso. Ci sarebbe, cioè, una grande quantità di materia ordinaria che non emette abbastanza radiazione da risultare visibile, forse perché non è riuscita ad aggregarsi in stelle e galassie.
E' strano come qualcosa di cui non si conosce la natura ci permetta di risolvere molti misteri dell'Universo... Non sappiamo cosa sia la materia oscura ma i suoi effetti sono percepibili e quindi "sentiamo" chiaramente la sua presenza!!!

Referenze
Leo Blitz (2012) Il lato oscuro della Via Lattea. Le Scienze, 520: 44-51.

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)