Il mistero della Materia Oscura

Venerdi 21 aprile alle ore 19:00 al Planetario

Il mistero della Materia OscuraDa decenni gli astronomi ed i fisici si interrogano sulla natura di una materia diversa da quella che conosciamo, che non fa parte della tavola periodica, non interagisce con la luce e che permea il nostro Universo, questa è stata chiamata “Materia Oscura” e rappresenta l’86% di tutta la materia presente.

Che cosa è la Materia Oscura? Come influenza la nostra galassia e l’Universo? Venerdi al Planetario si andrà ad indagare su questa materia, grazie ad un film a tutta cupola che il Planetario de l’Unione Sarda mostrerà in anteprima in Sardegna. Evento a cura di Manuel Floris

 

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Come è distribuita la materia oscura nelle piccole galassie

Gli astronomi dell’Università di Austin (Texas) ritengono di aver trovato la risposta a 20 anni di dibattito sulla distribuzione della misteriosa materia oscura nelle piccole galassie. I ricercatori hanno dimostrato che la distribuzione, mediamente, segue una semplice legge di diminuzione dal centro della galassia verso l’esterno, anche se l’esatta distribuzione talvolta cambi da galassia a galassia. La materia oscura non interagisce col campo elettromagnetico e si rende “visibile” solo dai suoi effetti gravitazionali. In una galassia come la Via Lattea è presente in misura 20 volte superiore alla materia ordinaria, ma le galassie nane questo rapporto sale a 1000 volte.

La galassia nana della Fornace, oggetto dello studio, si trova a soli 460 mila anni luce dalla Terra. Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2

La galassia nana della Fornace, oggetto dello studio, si trova a soli 460 mila anni luce dalla Terra. Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2

Per questa ragione lo studio si è concentrato sulla galassia nana della costellazione della Fornace, riportando i dati osservativi su una simulazione matematica che è stata elaborata da un potente calcolatore dell’Università texana, basato su 5850 processori e capace di 62 trilioni di operazioni al secondo in virgola mobile. I risultati saranno pubblicati oggi su Astrophysical Journal Letters. Per saperne di più: Astronomers unravel 20-year dark matter mystery with new computer models

Ma sopratutto venite al Planetario, vi aggiorneremo su tutte le novità dallo spazio profondo.

Materia oscura che emette luce oscura ?

Una piccola percentuale del materia oscura nel nostro universo potrebbe essere in grado di interagire con sé stessa attraverso una sconosciuta forza oscura, formando atomi oscuri e probabilmente anche emettere luce oscura. Non pensate che i fisici teorici siano andati completamente fuori di testa, perché questa forma di materia oscura, ha alcune conseguenze cosmologiche che gli astronomi possono osservare. Mentre la materia oscura tradizionale forma aloni sferici attorno alle galassie, questa forma più interattiva di materia oscura avrebbe “dinamiche simili alla materia ordinaria”, ha detto il fisico teorico Andrey Katz, che è un post-doc presso l’Università di Harvard e co-autore di un articolo è apparso 23 maggio su Physical Review Letters. “Può può formare un disco molto simile al disco galattico della Via Lattea.

La materia oscura costituisce circa il 23% della materia totale dell'Universo

La materia oscura costituisce circa il 21% della materia totale dell’Universo, quella ordinaria, che osserviamo e di cui siamo fatti, solo il 4%.

La novità che A.Katz e il suo team propongono è che alcuni tipi di materia oscura potrebbero avere interazioni complesse. Potrebbero essere soggetti a una forza oscura che colpisce solo la materia oscura. “Sarebbe simile alla nostra forza elettromagnetica”, ha detto Katz. E vorrebbe dire “la materia oscura può emettere questi fotoni oscuri” che permetterebbero che si raffreddi favorendo la formazione di un disco. “Sappiamo che la materia oscura è in gran parte sotto forma di alone sferico”, ha detto Reece. “Ma ci potrebbero essere diversi tipi di materia oscura, e forse il 10 per cento di essa fa dischi. Questo vincolo è compatibile con ciò che osserviamo”. L’ipotesi potrebbe essere confermata dalle osservazioni di Gaia, veicolo spaziale dell’Agenzia Spaziale Europea, che dovrà mappare i moti di un miliardo di stelle nella nostra galassia. Se esiste un disco di materia oscura, la sua influenza gravitazionale potrebbe essere rivelata attraverso una tale mappa. Per saperne di più: Strange Dark Matter Interactions Could Create Galactic Disks and Dark Light

Ma sopratutto venite al Planetario, vi aggiorneremo su tutte le novità sull’Universo.

Verso la soluzione dell’enigma della materia oscura?

Il prossimo decennio sarà il decennio della materia oscura, dicono alcuni scienziati, ed ecco in arrivo le prime interessanti novità. Infatti alcuni astronomi potrebbero avere già rilevato segni della materia oscura nel cuore della nostra galassia, la Via Lattea. Di quali segni si tratta? I dati del Fermi Gamma-ray Space Telescope della NASA rivelano un eccesso di raggi gamma, provenienti dal centro galattico, che potrebbe essere prodotto dalla annichilazione di particelle di materia oscura. “C’è sicuramente qualche fonte lì, e si adatta con l’interpretazione della materia oscura in annichilazione“, affermano Kevork Abazajian e Manoj Kaplinghat della University of California.

Distribuzione della materia oscura negli ammassi di galassie

I ricercatori hanno rilevato le emissioni di raggi gamma provenienti dalla zona intorno al centro galattico e sottratto i contributi provenienti da fonti note per produrre una mappa delle emissioni che possono derivare da materia oscura. È ampiamente dimostrato che la materia oscura fornisce la maggior parte della gravità che impedisce alle stelle di volare fuori dalle galassie, così come è provato che rappresenta l’85% di tutta la materia nell’universo. Ma non si sa ancora che cosa sia la materia oscura.

L’ipotesi principale è che la materia oscura sia costituita da particelle massive debolmente interagenti, o WIMP, che sono previste da alcune teorie. Le WIMP sarebbero abbastanza massicce da produrre significativi effetti gravitazionali, ma interagiscono con la materia ordinaria solo molto debolmente. Pare che ogni galassia si formi all’interno di una vasta nube di WIMP.

I fisici sono alla ricerca delle WIMP in diversi modi. Alcuni stanno cercando di individuarle utilizzando rivelatori sotterranei molto sensibili. Altri sperano di produrre le WIMP nel più grande acceleratore del mondo, il Large Hadron Collider in Svizzera.

Le WIMP si possono anche annichilire l’un l’altra quando si scontrano, producendo particelle ordinarie, come i raggi gamma. Abazajian e Kaplinghat, insieme ai colleghi che lavorano con il satellite Fermi, potrebbero aver già trovato tali prove.

Le galassie sono stabili grazie alla materia oscura

Per saperne di più: Gamma-Ray Glow Hints at Dark Matter in the Center of Our Galaxy, da Science.