Con la recente pubblicazione delle sue prime immagini, l’Osservatorio Vera C. Rubin ha inaugurato una missione decennale dedicata a svelare il mistero della materia oscura. L’osservatorio prosegue l’eredità della sua omonima, Vera Rubin, un’astronoma pionieristica le cui ricerche hanno profondamente influenzato la nostra comprensione dell’Universo.
Il nome dell’osservatorio è particolarmente azzeccato, poiché i suoi dati forniranno agli scienziati nuovi strumenti per approfondire il lavoro della Rubin e fare luce sulla materia oscura.
Il Cosmo invisibile: la materia oscura
Nel vasto Universo, tutto ciò che possiamo vedere e rilevare, dalla Terra al Sole fino ai buchi neri, costituisce solo un misero 15% di tutta la materia esistente. Il restante 85% del Cosmo è composto da una sostanza enigmatica e invisibile che gli astronomi chiamano materia oscura. La sua esistenza è nota grazie agli effetti gravitazionali che esercita su altri fenomeni, inclusa la luce, ma la sua vera natura rimane uno dei misteri più affascinanti e attivi della ricerca astronomica.
Dalla sua posizione strategica sulle Ande cilene, l’Osservatorio Rubin documenterà ogni evento visibile nel cielo australe. Ogni tre notti, l’osservatorio, dotato di una fotocamera da 3.200 megapixel, registrerà minuziosamente il cielo. Dopo settimane, mesi e anni di osservazioni continue, gli astronomi disporranno di una registrazione in time-lapse che rivelerà ogni fenomeno, da supernove ed stelle variabili a asteroidi che esplodono, lampeggiano o si muovono. Questo imponente sforzo di osservazione produrrà anche la più vasta indagine sulle galassie mai realizzata, e proprio queste dettagliate vedute galattiche saranno cruciali per la ricerca sulla materia oscura.
La genesi del concetto di materia oscura
Le immagini di campo profondo catturate da telescopi spaziali come Hubble e James Webb hanno offerto una visuale mozzafiato sull’abbondanza di galassie nell’universo. Queste fotografie, ottenute con lunghe esposizioni per raccogliere la massima quantità di luce, rivelano anche gli oggetti più deboli. I ricercatori ora comprendono che queste galassie non sono distribuite casualmente; sono invece attratte e guidate dalla gravità e dalla materia oscura in una vasta struttura che ricorda una ragnatela o una schiuma di bolle. L’Osservatorio Rubin è destinato ad ampliare queste indagini galattiche, aumentando la precisione dei dati e registrando miliardi di galassie aggiuntive.
Oltre a plasmare la struttura delle galassie, la materia oscura distorce anche il loro aspetto attraverso un fenomeno noto come lente gravitazionale. La luce, infatti, viaggia in linea retta a meno che non incontri un oggetto massiccio; in tal caso, la gravità curva il percorso della luce, alterando la nostra percezione. Questo effetto fornisce indizi preziosi che potrebbero aiutare gli astronomi a localizzare la materia oscura: più forte è la gravità, maggiore è la curvatura del percorso della luce.
Per secoli, gli astronomi hanno meticolosamente tracciato e misurato il moto dei pianeti del nostro sistema solare. Fu osservato che tutti i pianeti seguivano le traiettorie previste dalle leggi del moto di Newton, con la notevole eccezione di Urano. Da questa anomalia, astronomi e matematici dedussero che, per la validità delle leggi di Newton, doveva esistere una “materia mancante” – un altro oggetto massiccio – la cui attrazione gravitazionale influenzava Urano. Questa ipotesi portò alla scoperta di Nettuno, confermando le leggi di Newton.
Con la capacità di osservare oggetti sempre più deboli, negli anni ’30, gli astronomi iniziarono a monitorare i movimenti delle galassie. Fu l’astronomo Fritz Zwicky del California Institute of Technology a coniare il termine “materia oscura” nel 1933, dopo aver studiato le galassie nell’Ammasso della Chioma. Zwicky calcolò la massa delle galassie basandosi sulle loro velocità, notando una discrepanza con la massa calcolata dal numero di stelle osservate. Sospettò che l’ammasso potesse contenere una materia invisibile e mancante che impediva alle galassie di disperdersi. Tuttavia, per diversi decenni, non ci furono sufficienti prove osservative a supporto della sua audace teoria.
Vera Rubin: una pioniera dell’astronomia
Nel 1965, Vera Rubin fece la storia diventando la prima donna ad essere assunta nello staff scientifico del Dipartimento di Magnetismo Terrestre della Carnegie Institution a Washington, D.C. Qui, la Rubin collaborò con Kent Ford, un talentuoso scienziato che aveva sviluppato uno spettrografo estremamente sensibile e desiderava applicarlo a un progetto di ricerca innovativo. Insieme, Rubin e Ford utilizzarono questo strumento all’avanguardia per misurare la velocità con cui le stelle orbitano attorno ai centri delle loro galassie.
Nel nostro sistema solare, dove la massa è prevalentemente concentrata nel Sole, al centro, è naturale aspettarsi che i pianeti più vicini, come Mercurio, si muovano più velocemente di quelli più lontani, come Nettuno. Come la stessa Rubin affermò nel 1992, “Ci aspettavamo che, man mano che le stelle si allontanavano sempre di più dal centro della loro galassia, la loro orbita sarebbe diventata sempre più lenta“.
Tuttavia, ciò che Vera Rubin e Ford scoprirono nelle galassie fu sorprendente e contravveniva a questa previsione: le stelle più lontane dal centro della galassia si muovevano alla stessa velocità di quelle più vicine. Di fronte a questa inaspettata osservazione, Rubin spiegò che le possibilità erano solo due: “O le leggi di Newton non valgono, e fisici e astronomi ne hanno un terribile timore… (oppure) le stelle rispondono al campo gravitazionale della materia che non vediamo”.
Mentre i dati si accumulavano e Rubin produceva un grafico dopo l’altro, i suoi colleghi non mettevano in discussione le sue osservazioni, ma l’interpretazione dei risultati rimaneva oggetto di intenso dibattito. Molti erano restii ad accettare che la materia oscura fosse necessaria per spiegare le evidenze ottenute dai dati di Rubin. Nonostante questo scetticismo iniziale, Vera Rubin continuò imperterrita a studiare le galassie, misurando le velocità delle stelle al loro interno. Il suo interesse non era primariamente rivolto alla materia oscura in sé, ma continuò a documentarne meticolosamente gli effetti sul moto delle galassie.
Nel corso dei suoi dieci anni di attività, l’Con le prime immagini già diffuse, l’Osservatorio Vera C. Rubin avvia la sua decennale indagine sulla materia oscura. Chiamato come l’influente astronoma Vera Rubin, questo osservatorio continua la sua eredità, fornendo dati cruciali per fare luce su uno dei più grandi enigmi cosmici è destinato a offrire a un numero crescente di ricercatori l’opportunità di espandere ulteriormente la nostra comprensione della materia oscura, basandosi sul lavoro fondamentale di Vera Rubin.
Per maggiori informazioni, visita il sito ufficiale del Vera C. Rubin Observatory.
