Qual 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 tramite altri mezzi. Mentre le nuvole di materia convenzionali possono essere rilevate attraverso la loro attività stellare, la dispersione della luce, le emissioni radio e altri mezzi, le nuvole di materia oscura sono invisibili alla stragrande maggioranza dei nostri strumenti. Tuttavia costituiscono il 90% - 99% della questione nell'universo.

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

Sebbene le osservazioni iniziali di Zwicky e Smith sembrassero fornire forti prove per la materia oscura, non tutti i cosmologi erano convinti. Poiché questi cluster galattici erano così lontani, era difficileo 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 le nostre, si stavano muovendo più velocemente attorno al nucleo galattico di quanto indicherebbero 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 machos (enormi oggetti di alone compatto astrofisico) e WIMP (particelle massicce debolmente interagenti). I machos sono teorizzati per essere principalmente buchi neri e nani marroni (stelle bruciate). Sono costituiti da materia convenzionale o baryonica: gli atomi che conosciamo, solo altamente compressi. Si dice che i wimps siano forme non barionicheter, particelle debolmente interagenti che si muovono a velocità relativistiche. Il candidato più probabile per i WIMP sono il neutrino e i suoi cugini.