Cos'è la materia oscura?

Materia oscura è il nome dato a un gran numero di materia di natura sconosciuta il cui effetto influenza gravitazionalmente la dinamica di galassie e l'Universo stesso. Si ritiene che la materia oscura possa essere formata da oggetti compatti e supermassicci, piace buchi neri particelle primordiali o ipotetiche e praticamente non rilevabili note come neutrini inerti.

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Cos'è la materia oscura?

Circa il 95% di tutta la materia che compone il nostro Universo, a quanto pare, è fatto di qualcosa che non sappiamo e non possiamo osservare direttamente. Inoltre, un terzo di tutta questa materia sconosciuta, chiamata materia oscura, non interagisce elettromagneticoeeticamente, cioè non è in grado di emettere o assorbire alcun tipo di radiazione.

Tuttavia, le osservazioni astronomiche indicano che la materia oscura potrebbe interagiscono gravitazionalmente con la materia ordinaria, che ci è noto ed è formato da protoni, neutroni, elettroni e tutte le altre particelle presenti nel modello standard.

Se esiste la materia oscura, non ci sono spazi "vuoti" come si vede nell'immagine.

L'esistenza della materia oscura era dedotto dall'osservazione dieffettigravitazionale che non potrebbe esistere se si considerasse esclusivamente l'esistenza della materia ordinaria che forma pianeti, stelle e galassie. In base a questi effetti gravitazionali, si stima che

• solo il 5% della massa dell'intero Universo è costituito da barioni (materia ordinaria);
• Il 25% è formato da materia oscura;
• Il 70% è prodotto in una forma di energia esotica e poco conosciuta, chiamata energia oscura.

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In che modo la materia oscura influenza l'Universo?

Secondo il legge di gravitazione universale, a forza gravitazionale ciò che un corpo è in grado di esercitare su un altro è proporzionale al prodotto delle sue masse. Tale forza, che è sempre attraente, punta verso il centro di massa di ciascuno di questi corpi, per questo motivo, la forza gravitazionale funziona come un forza centripeta, in grado di far descrivere a pianeti, asteroidi e altri corpi celesti orbite attorno a oggetti più massicci come stelle, buchi neri ecc.

Prendi, ad esempio, il, orbite di tutti i corpi celesti che si muovono intorno al centro della nostra galassia. È noto che, fino a una certa distanza da questa posizione (circa 15 kpc - kiloparsec), la velocità orbitale dei corpi obbedisce alla leggi di Keplero, derivate dalla gravitazione universale, cioè queste velocità diminuiscono con la radice quadrata della distanza che separa gli astri dal centro della nostra galassia.

Da una distanza di 15 kpc i fenomeni iniziano a diventare strani, e la velocità orbitale degli astri rimane costante per una grande distanza e, da un certo punto, inizia ad aumentare come se qualcosa accelerasse l'espansione del suo orbite.|1|

Grafico della velocità orbitale in funzione della distanza.

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Di cosa è fatta la materia oscura?

Al momento non esiste una risposta completamente soddisfacente su cosa sia fatta la materia oscura, tuttavia, i fisici hanno alcuni candidati per il posto:

• Stelle nane brune e buchi neri primordiali: sono oggetti di dimensioni planetarie, dotati di enormi masse e quasi impossibili da rilevare. Alcuni cosmologi ritengono che questi corpi celesti possano essere la chiave per spiegare la materia oscura.
• neutrini inerti: Esistono teorie che indicano che la materia oscura potrebbe essere formata da un ipotetico tipo di particella: i neutrini inerti, molto più massicci dei neutrini conosciuti. Teoricamente, i neutrini inerti non interagiscono con nessuna delle forze presenti nel modello standard, ma solo attraverso la gravità.

Nota

|1| Per accedere ai dati di riferimento dell'immagine, fare clic su qui.

Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica

Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:

HELERBROCK, Rafael. "Cos'è la materia oscura?"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-materia-escura.htm. Consultato il 28 giugno 2021.