Per quanto affascinante e misteriosa, la materia oscura è uno dei più grandi enigmi dell’astrofisica e della cosmologia. Si pensa che rappresenti il ​​90% della materia nell’universo ma la sua esistenza è stata dimostrata solo indirettamente, ed è stata recentemente messa in discussione. Una nuova ricerca condotta dalla SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) di Trieste rimuove i recenti dubbi sulla presenza della materia oscura all’interno della struttura delle galassie, confutando le relazioni empiriche a sostegno di teorie alternative. Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, offre anche nuovi spunti per comprendere la natura della materia oscura e il suo rapporto con la materia ordinaria.
Dall’espansione dell’universo al movimento delle stelle nelle galassie, ci sono molti fenomeni che non possono essere spiegati dalla presenza della sola materia barionica, che sarebbe la materia di cui siamo fatti, noi e tutto ciò che possiamo vedere nell’universo. Molteplici studi hanno portato la scienza a considerare accertato che la forza attrattiva generata dalla materia conosciuta non è sufficiente a spiegare gli effetti gravitazionali presenti nell’universo osservabile. Ciò ha portato alla formulazione della teoria che postula l’esistenza di materia oscura inosservabile e all’idea che le galassie ne siano, in generale, ma non tutte, pervase.
“Tre anni fa, alcuni colleghi della Case Western Reserve University hanno fortemente messo in dubbio la nostra comprensione dell’universo e il lavoro approfondito di molti ricercatori, mettendo in dubbio l’esistenza di materia oscura nelle galassie“, spiega Chiara Di Paolo, dottoranda in astrofisica alla SISSA. “Analizzando le curve di rotazione di 153 galassie, principalmente il tipo a spirale “classica“, hanno ottenuto una relazione empirica tra l’accelerazione gravitazionale totale delle stelle (osservata) e la componente che osserveremmo in presenza della sola materia ordinaria nella classica teoria newtoniana. Questa relazione empirica, che sembrava valida in tutte le galassie analizzate e in qualsiasi raggio galattico, motivava la spiegazione dell’accelerazione gravitazionale senza necessariamente mettere in discussione la materia oscura, ma coinvolgendo, ad esempio, teorie di gravità modificata come la dinamica newtoniana modificata (MOND).”
Di Paolo e i suoi collaboratori hanno voluto verificare questa relazione, analizzando le curve di rotazione delle galassie diverse dalla classica spirale tipo, 72 galassie con luminosità superficiale bassa (LSB) e 34 galassie a disco nane. Hanno prodotto risultati più estesi, trovando una relazione che, oltre all’accelerazione gravitazionale totale e alla sua componente ordinaria, coinvolge anche il raggio galattico e la morfologia delle galassie.
“Abbiamo studiato la relazione tra l’accelerazione totale e la sua componente ordinaria in 106 galassie, ottenendo risultati diversi da quelli precedentemente osservati“, spiega Paolo Salucci, professore di astrofisica presso la SISSA e uno degli autori della ricerca. “Questo non solo dimostra l’inesattezza della relazione empirica descritta in precedenza ma rimuove i dubbi sull’esistenza della materia oscura nelle galassie. C’è anche da dire che la nuova relazione trovata potrebbe fornire informazioni cruciali sulla comprensione della natura di questa componente indefinita.”
Insomma, la Materia Oscura, o qualcosa di equivalente, deve necessariamente esistere.
