Sentiamo parlare da decenni della materia oscura che secondo la maggior parte degli astronomi, fisici e cosmologi è necessaria per spiegare lo strano comportamento delle galassie e degli ammassi di galassie.
Secondo i modelli matematici, la materia oscura costituisce i tre quarti di tutta la materia presente nell’universo. Ma questa misteriosa materia esotica non è mai stata osservata o spiegata, diventando comunque la teoria principale in grado di spiegare uno dei più grandi misteri dell’universo. Per questo alcuni cosmologi hanno cercato spiegazioni alternative sul motivo per cui le galassie agiscono in questo modo.
Ora, un team internazionale afferma di aver trovato nuove prove che escluderebbero la necessita di ricorrere alla materia oscura per spiegare il comportamento di galassie e ammassi di galassie.
La loro ricerca, pubblicata a novembre sull’Astrophysical Journal, riporta minuscole discrepanze nelle velocità orbitali di stelle lontane che potrebbero rivelare un debole effetto gravitazionale e che potrebbe porre fine alla necessità di ricorrere alla materia oscura per spiegare alcuni importanti effetti gravitazionali.
Lo studio suggerisce inoltre che potrebbe essere la comprensione incompleta della gravità dietro quello che sembra essere il comportamento delle galassie e degli ammassi di galassie, piuttosto che la presenza di vaste nubi di materia oscura.
Ciò potrebbe significare che la matematica pura, e non la materia invisibile, potrebbe spiegare perché le galassie abbiano il comportano che viene osservato, ha spiegato il coautore dello studio Stacy McGaugh, che dirige il dipartimento di astronomia della Case Western Reserve University di Cleveland.
La nuova ricerca riporta che i segni di una debole marea gravitazionale, nota come “effetto di campo esterno” o EFE, possono essere osservati statisticamente nelle velocità orbitali delle stelle in più di 150 galassie.
Gli autori dello studio sostengono che l’effetto non può essere spiegato dalle teorie della materia oscura, ma è previsto da quella che è conosciuta come la teoria della dinamica newtoniana modificata, o MOND.
“Quello che stiamo dicendo è che ci sono assolutamente prove di una discrepanza”, ha detto McGaugh. “Quello che vedi non è quello che ottieni, se tutto quello che sai sono Newton ed Einstein”.
Gli astronomi hanno pensato a lungo che le stelle orbitassero nei centri delle galassie a velocità predette dalla teoria della gravità formulata dal fisico e matematico inglese Isaac Newton più di 300 anni fa.
Newton ha basato la sua teoria secondo cui gli oggetti si attraggono a vicenda con una forza variabile a seconda della loro massa osservando le orbite dei pianeti. Nonostante i perfezionamenti della teoria del fisico di origine tedesca Albert Einstein nel 20 ° secolo, rimane sorprendentemente accurato.
Ma le osservazioni dell’ammasso di galassie Coma effettuate negli anni ’30 dall’astronomo svizzero Fritz Zwicky, che allora lavorava al California Institute of Technology, scoprirono che era soggetto a forze gravitazionali maggiori del previsto – un effetto che attribuiva a “dunkel (kalt) materie , “Che in tedesco significa” materiale scuro (o freddo) “.
Dopo che gli astronomi americani Vera Rubin e Kent Ford hanno scoperto alcune anomalie nelle orbite delle stelle nelle galassie negli anni ’70, molti scienziati hanno teorizzato che fossero causate da masse di “materia oscura” invisibile all’interno e intorno alle galassie, e da allora l’idea è stata accettata dalla comunità scientifica.
Secondo alcune stime, la materia oscura rappresenta circa l’85% di tutta la materia nell’universo. Non interagisce con la luce, mentre interagisce con la materia visibile solo attraverso le interazioni gravitazionali spiegando le anomalie osservate in galassie lontane.
Ma la materia oscura non è mai stato osservata, e finora nessuno ha spiegato cosa potrebbe essere, sebbene i candidati includano particelle massicce che interagiscono debolmente, o WIMPS, buchi neri primordiali e neutrini.
La teoria MOND è stata formulata negli anni ’80 dal fisico israeliano Mordehai Milgrom, per spiegare le discrepanze osservate senza l’intervento della materia oscura.
La MOND afferma che la gravità provochi un’accelerazione molto piccola, non prevista da Newton ed Einstein, a livelli così bassi che può essere misurata solo in oggetti delle dimensioni di una galassia; questo escluderebbe la spiegazione della materia oscura non sarebbe più necessaria.
Finora, MOND ha superato a diversi test scientifici, anche se molti scienziati affermano che non può spiegare le osservazioni dell’ammasso di galassie in collisione Bullet.
McGaugh ammette che MOND è una visione minoritaria in astrofisica e che la maggior parte degli scienziati ritiene migliore la teoria che prevede l’esistenza della materia oscura – un’idea che ha favorito lui stesso, fino a quando ha iniziato a cambiare idea circa 25 anni fa.
“Una volta avrei detto le stesse cose: è assolutamente dimostrato che esiste la materia oscura, non preoccuparti”, ha daffermato.
Ma molte delle previsioni di MOND sono state viste nelle osservazioni astronomiche e l’ ultima ricerca ne è un’ulteriore prova, ha detto.
“MOND è l’unica teoria che ha avuto successo in questo modo“, ha detto McGaugh. “È l’unica teoria che ha sistematicamente avverato tutte le previsioni”.
La nuova ricerca solleva “una questione molto interessante”, ha detto Matthias Bartelmann , professore di astrofisica teorica dell’Università di Heidelberg in Germania, che non è stato coinvolto nello studio.
“La materia oscura può essere spiegata da una diversa legge di gravità? Sarebbe molto importante per la cosmologia e per la fisica delle particelle se potesse “, ha scritto Bartelmann in una e-mail.
Dubita, tuttavia, che “l’effetto di campo esterno” riportato nella nuova ricerca sia davvero una previsione unica della MOND e che non possa essere spiegato da alcune teorie concorrenti.
E poiché la teoria MOND è stata formulata per tenere conto delle discrepanze rotazionali nelle galassie, ci si aspetterebbe che testarla sulle galassie offra risultati convincenti; invece, MOND doveva essere testato con successo su altri oggetti, come gli ammassi di galassie.
