Una scoperta che vede partecipare anche la SISSA di Trieste mette in discussione le conoscenze sulla formazione delle galassie e l’esistenza della materia oscura
La materia oscura potrebbe anche non esistere, lo sostiene un gruppo internazionale di scienziati, che vede coinvolto anche Paolo Salucci, fisico della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste. In uno studio pubblicato sulla rivista Nature Salucci e colleghi mettono in dubbio le conoscenze fondamentali su quella parte di materia che da circa trent’anni rivoluzionato la nostra concezione dell’Universo. La mataria oscura è un vero è proprio enigma per gli astrofisici: costituisce circa il 22% della materia dell’Universo ma non è possibile osservarla direttamente, perché non emette luce visibile né altre radiazioni elettromagnetiche. Viene rilevata attraverso il moto “anomalo” della materia luminosa: stelle e atomi di idrogeno, infatti, ruotano a una velocità molto maggiore di quella dovuta alla loro auto-gravità a causa di un potenziale gravitazionale invisibile.
“Dalla nostra ricerca è emerso che le due componenti dell’Universo non solo si conoscono, ma sono addirittura molto intime” commenta Salucci. “In particolare abbiamo riscontrato un’interazione complessa, difficilmente spiegabile dalle leggi della fisica fondamentale: la densità superficiale della materia luminosa all’interno di una zona caratteristica della materia oscura è la stessa in tutte le galassie indipendentemente dalla loro grandezza e morfologia. Questo ci conduce a due ipotesi conclusive: o quello che noi identifichiamo per materia oscura non esiste, ed è semplicemente l’effetto di una nuova legge di gravità che agisce sulla materia ordinaria, oppure la materia oscura è veramente formata da una nuova particella elementare, ma c’è un processo fisico nella formazione delle galassie che ci sfugge”. A queste conclusioni Salucci e colleghi sono giunti attraverso l’osservazione astronomica di diversi tipi di galassie, con telescopi (in Usa e Cile) e radiotelescopi (in Olanda e Australia).
La teoria attuale è quella della “materia oscura fredda”, dove l’unica forza cosmologica è quella gravitazionale e la materia oscura è formata da una nuova particella fondamentale, il neutralino. La materia oscura data la sua massa enorme sarebbe la responsabile delle strutture dell’Universo che osserviamo provocando la gran parte della forza di gravità che tiene insieme le galassie. Secondo questa teoria la materia oscura gioca dunque un ruolo determinante nella formazione stessa delle galassie: gli aloni di materia oscura si formano per instabilità gravitazionale e su questi successivamente collassano gli atomi di idrogeno che poi formeranno le stelle. Alle fine di questo processo, la distribuzione della materia oscura è uguale in tutte le galassie, mentre la distribuzione della materia luminosa è molto diversa da galassia a galassia.
“Le due componenti sarebbero dunque disaccoppiate,” spiega Salucci. Eppure “questa teoria non riesce assolutamente a spiegare quanto emerso dalla nostra scoperta. Abbiamo infatti riscontrato che in ogni galassia dell’Universo la materia oscura sembra sapere dove sia la materia luminosa e come questa sia distribuita, cioè sembra avere interagito con essa in un modo che attualmente non sappiamo spiegarci.”
Questa scoperta apre nuovi scenari sulla conoscenza dell’Universo e la sua evoluzione. Come si formano effettivamente le galassie? La legge della gravitazione universale, formulata da Newton ed Einstein, riesce a spiegare il dialogo registrato tra materia ordinaria e materia oscura o è opportuna una sua riformulazione? Esiste davvero questa forma misteriosa di materia? Gli esperimenti condotti in tutto il mondo per la sua rivelazione, anche quelli in corso al Cern di Ginevra con LHC, sono quindi veramente destinati a risolvere uno dei più profondi misteri dell’astronomia?
Nature 461, 627-628 (1 October 2009) | doi:10.1038/nature08437
