Che cos'è la materia oscura?

La materia oscura è una forma misteriosa di materia che esercita effetti gravitazionali sulla materia ordinaria ma non può essere osservata con nessun altro mezzo. Mentre le nuvole di materia convenzionali possono essere rilevate attraverso la loro attività stellare, diffusione della luce, emissioni radio e altri mezzi, le nuvole di materia oscura sono invisibili alla stragrande maggioranza dei nostri strumenti. Eppure costituiscono il 90% - 99% della materia nell'universo.

Negli anni '30, gli astronomi Fritz Zwicky e Sinclair Smith eseguirono un'analisi della velocità delle galassie all'interno dei grandi ammassi galattici Virgo e Coma. Hanno scoperto che tutte le galassie si muovevano tra le dieci e le cento volte più velocemente di quanto dovrebbero essere, date le stime basate sulla densità stellare osservata. Qualcosa di invisibile stava generando ulteriore gravità.

Sebbene le prime osservazioni di Zwicky e Smith sembrassero fornire prove evidenti della materia oscura, non tutti i cosmologi erano convinti. Poiché questi ammassi galattici erano così lontani, era difficile misurare accuratamente le velocità indipendenti di ciascuna galassia su una scala temporale di soli decenni. Prove più forti arrivarono negli anni '70 quando scienziati come Rubin, Freeman e Peebles iniziarono ad analizzare le curve di rotazione delle galassie. Le stelle nelle galassie a spirale, come la nostra, si muovevano più velocemente attorno al nucleo galattico di quanto indicherebbe la loro massa osservabile.

Alla fine è stato scoperto che tutte le galassie contengono aloni di materia oscura che si estendono ben oltre i limiti della galassia indicati attraverso un telescopio. Si dice che questi aloni siano costituiti da MACHO (Massive Astrophysical Compact Halo Objects) e WIMP (Weak Particles che interagiscono debolmente). Si ipotizza che i MACHO siano principalmente buchi neri e nane brune (stelle bruciate). Sono costituiti da materia convenzionale o barionica - gli atomi che conosciamo, solo altamente compressi. Si dice che i WIMP siano forme di materia non barionica, particelle che interagiscono debolmente e che si muovono a velocità relativistiche. Il candidato più probabile per i WIMP sono il neutrino e i suoi cugini.