21 agosto 2006: NASA pubblica prima prova della materia oscura

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Materia oscura nel sistema solare

Il 21 agosto 2006 la NASA ha rilasciato un comunicato stampa secondo cui il telescopio Chandra avrebbe trovato prove dirette dell’esistenza della materia oscura nello scontro tra due ammassi di galassie.All’inizio del 2007 gli astronomi del Cosmic Evolution Survey e Hubble Space Telescope, utilizzando le informazioni ottenute dal telescopio Hubble e da strumenti a terra, hanno tracciato una mappa della materia oscura rilevando che questa permea l’universo; ove si trova materia visibile deve essere presente anche grande quantità di materia oscura, ma questa è presente anche in zone dove non si trova materia visibile.

Il 3 aprile 2013, gli scienziati della NASA hanno riferito che una traccia di materia oscura potrebbe essere stata rilevata dalla Alpha Magnetic Spectrometer sulla Stazione Spaziale Internazionale. I primi risultati della “Space-borne Alpha Magnetic Spectrometer” evidenziano un eccesso di positroni ad alta energia nei raggi cosmici, per il quale una delle spiegazioni possibili è la presenza di materia oscura.

Ipotesi prevalenti

In letteratura sono comparse numerose teorie per spiegare la natura della cosiddetta “massa mancante”, legate a diversi fenomeni. La materia oscura sarebbe localizzata nel “nero” che circonda le stelle e viene distinta fondamentalmente in barionica e non barionica:

  • La materia oscura barionica è quella composta da materia del tutto simile a quella che costituisce le stelle, i pianeti, la polvere interstellare, ecc., che però non emette radiazioni. Altri possibili costituenti della materia oscura barionica sono stati indicati nei MACHO (Massive Compact Halo Objects), oggetti compatti di grande massa dell’alone galattico.
  • La materia oscura non barionica è rappresentata principalmente dalle ipotetiche particelle WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), dotate di grande massa unitaria, composte da materia intrinsecamente diversa dalla abituale barionica e debolmente interagente con essa, e quindi difficilmente rivelabili. Si ipotizza possa trattarsi di particelle supersimmetriche quali neutralini, o neutrini massicci, o assioni, o altre particelle mai osservate e soggette solo alla forza gravitazionale e all’interazione nucleare debole. Tre tipi di esperimenti cercano di rivelare queste particelle: I) producendole in acceleratori di particelle, II) vedendo l’energia che dovrebbero rilasciare quando urtano con la materia ordinaria, III) annichilazioni fra particelle di materia oscura presenti attorno al centro della galassia o del sole potrebbero dare particelle normali, quali neutrini, positroni, anti-protoni. Inoltre la scoperta che il neutrino ha massa, seppur estremamente bassa, lo rende candidato a rappresentare almeno un quota della materia oscura e potrebbe in parte spiegare l’eccesso di massa degli ammassi e superammassi di galassie, ma non quello delle singole galassie, perché esso si muove a velocità prossima a quella della luce, sfuggendo prima o poi all’attrazione gravitazionale ed uscendo da esse.

Ulteriori ipotesi riguardano i buchi neri primordiali, le stelle brune, le stelle solitoniche, le stelle di bosoni e le pepite di quark.

Si pensa che almeno il 90% della materia oscura sia non barionica. Infatti, essendo l’abbondanza cosmica del deuterio (un atomo di deuterio per ogni 100 000 diidrogeno) estremamente sensibile alla densità della materia sotto forma di barioni, una densità barionica maggiore avrebbe per conseguenza una presenza di deuterio molto più bassa. Al contrario l’abbondanza di deuterio osservata è compatibile con la densità della materia rilevabile.

Viene fatta una distinzione anche in materia non barionica fredda, rappresentata essenzialmente dalle ipotetiche particelle “lente” WIMP, e materia non barionica calda, rappresentata dai neutrini, che, come detto, sono particelle superveloci.

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