Re: perchè si è introdotta la materia oscura?

From: Elio Fabri <elio.fabri_at_tiscali.it>
Date: Thu, 06 Mar 2014 21:16:50 +0100

leo99 ha scritto:
> La materia oscura serve a giustificare il fatto che la gravità della
> materia presente non è sufficiente a tenere "unite" le stelle nelle
> galassie in base alla loro velocità, è corretto?
Primo: diciamolo un po' meglio...
Nelle galassie a spirale si possono misurare le velocità di stelle
periferiche a diversa distanza dal centro.
Se assumiamo che la massa presente nella galassia sia quella visibile
sotto forma di stelle, gas e polveri, questa appare in gran parte
concentrata nel /nucleo galattico/.
Allora la velocità di una stella periferica in orbita circolare
attorno al centro dovrebbe decrescere come la radice quadrata del
raggio dell'orbita; invece le misure mostrano che queste velocità sono
circa costanti a qualunque distanza.
L'unica spiegazione sembra essere che ci sia altra materia /non
visibile/, in quantità tale da spiegare le velocità osservate.

Ma non è tutto. Ci sono altre indicazioni.
1. Negli ammassi di galassie, stimando col solito criterio la massa
totale dell'ammasso e misurando le velocità delle galassie componenti,
si vede che con quelle velocità l'ammasso non potrebbe essere stabile:
molte galassie avrebbero velocità superiori alla velocità di fuga.
Anche qui, l'unica spiegazione sembra che ci sia altra massa non
visibile ma che si fa sentire dal punto di vista gravitazionale.
2. In alcune galassie è possibile vedere l'effetto di /lente
gravitazionale/ prodotto dalla loro massa sulla luce proveniente da
oggetti più lontani.
Anche in questo caso, le deviazioni osservate per la luce sono più
grandi quelle che deriverebbero dalla massa visibile della galassia.

3. Altre informazini si ottengono su scala cosmologica, confrontando
varie osservazioni (distanze e luminosità di supernovae, fluttuazioni
della radiazione di fondo...) con ciò che prevede il modello
csomologico standard (il cosiddetto FLRW).
Di nuovo, per avere accordo bisogna ammettere che la massa presente
sia maggiore (almeno 10 volte) di quella visibile.

> Non c'è la possibilità di qualche errore nel calcolo della materia
> presente? Che ne so magari sottostimando i buchi neri, che essendo
> appunto neri non si vedono.
Questo fa parte dell'altro problema: da che cosa sarebbe costituita
questa materia oscura?
Qui il discorso si farebbe lunghissimo, e certo sono stati considerati
tra l'altro i buchi neri. Ma si è anche visto che non c'è modo di
giustificare una presenza di buchi neri così abbondante come servirebbe.

Ora apro una parentesi: il problema della materia oscura è sul tappeto
da circa 80 anni, ed è divenuto pesante con le misure di Vera Rubin 40
anni fa.
Da allora si è aggiunta altra evidenza.
Ora ti chiedo: riesci a immaginare quanti astrofisici hanno lavorato
sul problema, proponendo ipotesi, discutendo quelle dei colleghi,
confrontando teorie e misure?
Ti pare possibile che siano sfuggiti errori piuttosto banali, come
quelli di cui parli?
Se vuoi saperne di più, prova a consultare wikipedia inglese, voce
"Dark matter". Troverai un articolo lunghissimo, che forse non sarai
in grado di seguire anche se conosci l'inglese. Ma almeno ti renderai
conto di quanto l'argomento sia vasto e complesso.
Non ti consiglio la voce "Materia oscura" in italiano, in quanto è un
riassunto piuttosto insoddisfacente e superficiale (come quasi sempre
nella wikipedia italiana) dell'equivalente inglese.

C'è un'altra classe di risposte possibili al problema.
Che non si tratti di materia oscura, ma di qualche inadeguatezza di
base delle teorie che vengono usate per i calcoli.
Anche questa strada è stata variamente percorsa.

Per esempio, le velocità delle stelle nelle galassie a spirale vanno
come 1/sqrt(r) se vale F=ma e se vale la legge di gravitazione di
Newton.
E' stato supposto che l'una o l'altra non valgano più esattamente
quando l'accelerazione è molto piccola, come accade per quelle stelle.
Sebbene con questa ipotesi si riesca a spiegare abbastanza bene le
velocità misurate, nessuno è riuscito a far diventare l'ipotesi una
vera e propria teoria.

Oppure: la materia oscura su scala cosmologica è necessaria se si
accettano le equazioni di Einstein delle relatività generale.
Sono stati fatti tentativi di modificare le equazioni, ma non mi pare
che i risultati siano stati soddisfacenti.

Insomma: il problema della materia oscura resta un problema aperto.
E non è l'unico...
Se vuoi la mia modestissima opinione, direi che siamo al momento giusto
perché venga un nuovo Einstein a darci la soluzione :-)
             

-- 
Elio Fabri
Received on Thu Mar 06 2014 - 21:16:50 CET

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