La materia oscura, come intesa finora, potrebbe non esistere affatto. A mettere in discussione i modelli cosmologici generalmente condivisi su una delle grandi domande dell’astrofisica moderna, l’enigma della materia oscura, è un nuovo studio di un gruppo di ricerca di cui fa parte anche l’Istituto Nazionale di Astrofisica. Lo studio, infatti, rileva che l'influenza di quella che chiamiamo materia oscura si estende ben oltre le stime precedenti, ovvero per almeno un milione di anni luce dal centro galattico. Una forza così estesa potrebbe indicare paradossalmente che la materia oscura, come intesa finora, potrebbe non esistere affatto.
Il gruppo di ricerca che ha firmato lo studio, pubblicato oggi su arXiv.org e in stampa su The Astrophysical Journal Letters, ha dimostrato che le velocità di rotazione delle galassie rimangono inaspettatamente costanti anche a distanze molto grandi dal loro centro, confermando le previsioni della teoria della gravità modificata 'Modified Newtonian Dynamics' che non contempla la presenza di materia oscura nell’universo. Per questo lavoro è stata sviluppata una nuova tecnica che consente di misurare le cosiddette curve di rotazione delle galassie, ovvero le velocità di rotazione delle galassie dal loro centro, fino a grandissime distanze, pari a circa due milioni e 500 mila anni luce. La tecnica utilizzata sfrutta il fenomeno della lente gravitazionale debole (weak gravitational lensing).
Le implicazioni di questa scoperta potrebbero essere potenzialmente molto ampie, portando a ridefinire la nostra comprensione della materia oscura anche tramite teorie cosmologiche alternative. Risultato, spiega Federico Lelli, primo ricercatore presso l’Inaf di Arcetri, "le curve di rotazione continuano a rimanere piatte per centinaia di migliaia di anni luce, possibilmente fino a qualche milione di anni luce: questo è sorprendente perché a tali distanze ci si aspetterebbe di aver raggiunto il ‘bordo’ dell'alone di materia oscura, quindi le curve di rotazione dovrebbero iniziare a mostrare una decrescita kepleriana, ma invece rimangono piatte”.
Esiste una particella elementare 'invisibile' ancora da scoprire?
La presenza di materia oscura nelle galassie è stata dedotta studiando proprio le curve di rotazione, negli anni a cavallo tra il 1970 e 1980. Si ritiene che le curve di rotazione delle galassie debbano diminuire con l’aumentare della distanza dal centro della galassia. Secondo la gravità newtoniana, le stelle che si trovano ai margini esterni della galassia dovrebbero essere più lente a causa di una minore attrazione gravitazionale. Ipotesi che non corrisponde alle osservazioni. Ed è per questo che lo studio mette in dubbio questa ipotesi, fornendo una rivelazione sorprendente: l'influenza di quella che chiamiamo materia oscura si estende ben oltre le stime precedenti, ovvero per almeno un milione di anni luce dal centro galattico. Una forza così estesa potrebbe indicare paradossalmente che la materia oscura, come intesa finora, potrebbe non esistere affatto.
Per Tobias Mistele della Case Western Reserve University e primo autore dello studio "questa scoperta mette in discussione i modelli esistenti, suggerendo che esistono o aloni di materia oscura molto estesi o che dobbiamo rivedere radicalmente la nostra comprensione della teoria gravitazionale". Non solo: lo studio intende chiarire quale sia la natura della materia oscura, ovvero se questi fenomeni gravitazionali siano dovuti a un nuovo tipo di particella elementare 'invisibile' ancora da scoprire, oppure se vi sia la necessità di rivedere le leggi gravitazionali di Newton ed Einstein.
Sono ora necessari ulteriori studi per chiarire l’avvincente rompicapo cosmologico e scrivere una nuova pagina di storia dell’astrofisica moderna.
