04:21 15 Novembre 2019
Materia oscura fotografata da A.TrovatoCosmo

Ma quanto è oscura la materia oscura?

© Sputnik / Alessio Trovato © Foto: Pixabay CC0
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E ad un certo punto gli scienziati dissero: “C’è qualcosa che non quadra!”

Ma va? Fritz Zwicky, astronomo svizzero trapiantato negli USA, lo diceva già da quarant’anni - dai mie calcoli risulta che finora non ci abbiamo capito niente. Bhè, magari non disse proprio così, però i suoi studi nel 1933 parlavano chiaro – osservando le galassie della Chioma di Berenice (150 mln di anni luce da noi) egli calcolò che la massa di quell’ammasso (scusate il gioco di parole) sarebbe dovuta essere addirittura centinaia di volte maggiore rispetto a quello che vedevamo per poter reggere le leggi di gravità di Newton. Non se lo filarono di una lira (e ho detto ‘filarono’). In realtà quarant’anni dopo iniziarono a prenderlo sul serio – cioè dopo la sua morte (Fritz Zwicky, Varna 1894, Pasadena, 1974). Era quarant’anni avanti quindi. Oltre ad aver dedotto per primo la presenza della materia oscura è stato anche il primo a proporre l’utilizzo delle lenti gravitazionali e scoprire l’importanza della deflessione gravitazionale (roba di cui neppure Einstein aveva colto l’importanza), scoprì come si formano le stelle di neutroni e i raggi cosmici, creò la teoria della luce stanca, scoprì un centinaio di supernove e, a parte tutte queste cose incomprensibili per noi profani, fu l’inventore dell’analisi morfologica, cosa invece facilissima da capire e praticissima: trovare la soluzione ad un problema proponendo le varie combinazioni possibili. Cioè, quando il metodo sperimentale non porta a nulla, invece che arrendersi od aspettare che arrivino le prove, si inizia semplicemente ad ipotizzare le combinazioni di soluzioni possibili ed iniziare a scartarle fino a concentrarsi mano a mano sulle più probabili. Il metodo Sherlock Holmes in pratica. Ah già, a parte tutto questo si dice conoscesse 17 lingue. Ma perchè allora non se lo è mai ‘filato’ nessuno finchè era in vita e adesso invece tutti gli astronomi del mondo non fanno altro che cercare risposte alla materia oscura?

Semplice – Zwicky aveva un carattere di ....fficile! Chiamava i colleghi con i quali aveva divergenze di opinione “bastardi sferici” (nel senso che li considerva bastardi da ogni lato li si guardasse), era famoso per come terrorizzava gli studenti, aveva ogni tanto idee fuori di testa tipo che per rendere abitabili i pianeti del sistema solare si potesse modificare le loro orbite (fuori di testa però oggi già si inizia a parlare di trattori gravitazionali per deviare i meteoriti), aveva calcolato che sarebbe vissuto 102 anni (ma forse per scherzo), ogni tanto faceva delle sparate incomprensibili etc... ma, sopratutto, Zwicky detestava colonialismo, imperialismo, militarismo e criticava Truman e l’uso che era stato fatto della scoperta dell’energia atomica (cit): “queste invenzioni scientifiche sono ottenute senza alcuna riflessione – anche io sono capace di pensare ad una dozzina di modi per distruggere ogni essere umano in un’ora”. Premio Nobel per la fisica? No. Per la pace? Figurati. Il grande pubblico conosce Zwicky? Certo che no. Come volevasi dimostrare.

Ma andiamo avanti. Passiamo ad analizzare come ci era arrivato Zwicky, e molto dopo tutti gli altri, a capire che... non avevamo capito. Cioè, com’è possibile determinare l’esistenza di qualcosa che non si vede e non interagisce con noi e che invece per forza deve esserci? Ecco, il punto è il seguente: affinchè un sistema resti in equilibrio nello spazio, non importa che siano pianeti, stelle o intere galassie, è necessario che le forze di attrazione siano bilanciate dalle velocità di rotazione. Esempio pratico il nostro Sistema solare – i pianeti più vicini al Sole ruotano molto più rapidamente dei pianeti più lontani. Questo perchè la forza di attrazione gravitazionale che esercita il Sole sul pianeta è molto forte e può essere contrastata solo dalla forza centrifuga della velocità di rotazione. Se il pianeta andasse troppo lentamente finirebbe inghiottito dalla forza gravitazionale del Sole. Al contrario se un pianeta molto lontano andasse troppo veloce, sfuggirebbe alla debole forza di attrazione del Sole a quella distanza e partirebbe per la tangente.

Mercurio, per esempio, viaggia intorno al Sole ad una distanza di circa 50 mln di km ad una velocità di circa 46 km/s, Urano, che si trova a circa 20 Unità Astronomiche (1 UA = distanza media tra Terra e Sole = circa 150 mln km) va a poco meno di 7 km/s. Risultato della combinazione delle differenti distanze e velocità è che un anno su Mercurio (una rivoluzione intorno al Sole) dura 88 giorni terrestri, su Urano, 84 anni terrestri. Ora, perchè allora nelle osservazioni dei corpi lontani come galassie e ammassi si notava che le stelle esterne viaggiavano ad una velocità tale che sarebbero dovute tutte quante partire via per la tangente? Cos’è che le teneva insieme? Forza di gravità aggiuntiva. Quale altra spiegazione? O le leggi della fisica  non valevano per tutte le zone dell’Universo allo stesso modo (c’è chi ha proposto anche questa teoria ma senza grande successo), o erano sbagliati i calcoli (ma li hanno rifatti migliaia di volte), oppure... ci doveva essere in giro una quantità enorme di materia che non si riusciva a vedere, né con i telescopi, né con i radiotelescopi. D’altra parte, cos’altro provoca forza gravitazionale se non la materia? Gli astronomi moderni infatti non fanno altro che cercare di scoprire questo mistero – se la materia che conosciamo arriva sì e no al 5% di tutta la materia che ci dovrebbe essere in giro, allora in che consiste fisicamente quello che manca, che non riusciamo a vedere, ma che per forza deve esserci? In realtà ci sono tanti oggetti sospetti nel cosmo che sono composti da materia tradizionale (materia barionica detto in gergo scientifico) e che potrebbero spiegare il mistero di ciò che esiste ma non riusciamo a vedere. Parliamo di stelle deboli, morte, nane brune, stelle di neutroni, buchi neri, pianeti, meteore, gas e fossili spaziali vari. Il problema è che anche a metterci dentro tutto questo, gli scienziati moderni giurano che non si arrivi a coprire il 20% di tutto quello che ancora manca alla conta. E se tutto quello che mancasse fosse antimateria? Eh, magari! Sarebbe il sogno per gli amanti di Star Trek. Basterebbe andarsi a raccogliere un fascio di questa antimateria che fluttua libera per lo spazio e riempire i serbatoi del propulsore ad antimateria della Enterprise o della Discovery. La velocità di curvatura magari no, ma l’energia sprigionata sarebbe enorme, ve lo ricordate l’articolo sulla formula dell’energia E=mc2?

Ecco, lì si discuteva appunto di quanta energia potenziale possieda anche un solo grammo se tutta la materia potesse venire trasformata in energia. Appunto, l’unico modo che si conosce per trasformare tutta la materia in energia è l’annichilazione, la quale, guarda caso, avviene solo dall’incontro di materia con antimateria. Un bel rifornimento di antimateria nello spazio e ci risolverebbero tutti i problemi energetici del pianeta. Ma questa è fantascienza perchè, purtroppo, pare proprio che l’antimateria sia rarissima nell’Universo. Quello che c’è nella materia oscura solo in piccolissima parte può essere antimateria, anche perchè, per definizione, l’antimateria si annichilisce al contatto con la materia creando energia, quindi ce ne può essere poca libera nello spazio e non può essere quella a tenere insieme le galassie. Peccato, però magari questo dell’antimateria e dei superpropulsori potrà essere un buono spunto per altri futuri articoli della nostra serie ‘ai confini della scienza’. Per altro il fatto che la materia oscura, sia ancora appunto ‘oscura’, ci da modo di fantasticare a volontà. Se non è antimateria, ma non è neppure la materia che conosciamo noi, se ci circonda, ci attraversa, senza però interagire, se tutti gli scienziati sanno che c’è ma nessuno riesce a definirla, se non solo esiste ma è persino in stragrande maggioranza nell’Universo ed è quella che tiene insieme le galassie... che accidenti sarà? Ognuno di noi è libero di giocare con la fantasia e fantasticare usando magari l’analisi morfologica, tanto, finchè non ci capisce nulla nessuno, ogni teoria vale l’altra.

“... ogni essere umano è potenzialmente un genio. L'istruzione e la diffusione delle conoscenze devono assumere una forma che permetta ad ogni studente di assorbire tutto ciò che riesce a sviluppare il proprio stesso genio, in modo che non ne venga frustrato. La stessa prospettiva deve valere in senso generale per il genio inteso come genio di un popolo”

(Fritz Zwicky dalla teoria dell’analisi morfologica, 1969)

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