L’ Universo invsibile: è forse nell’ “al di là” che ci sono le risposte alle domande esistenziali dell’uomo?

Una delle caratteristiche peculiari della specie umana è la curiosità, un istinto insito nell’uomo che lo porta ad indagare ed esplorare tutto ciò che lo circonda. L’ Universo proprio per questo ha da sempre esercitato un fascino particolare: chi nello osservare un cielo stellato non ne è rimasto affascinato o non è stato rapito dalla bellezza di una qualche immagine astronomica?

Ciò che dello spazio solletica i nostri sensi è il suo essere per noi una sfida continua, il suo risvegliare il nostro istinto di esploratori rimanendo tutt’ora un gran mistero. La parte osservabile dell’ Universo è quella regione di spazio che ha come centro la Terra e risulta visibile coi nostri strumenti entro un raggio di circa 46 miliardi di anni luce contro gli oltre 92 miliardi stimati per il resto di esso, che risulta ancora in espansione

E di questa porzione quanto realmente conosciamo? Davvero poco: tutti i progressi e gli studi degli ultimi decenni hanno condotto i ricercatori a dedurre che conosciamo meno del 10% dello Universo! Il misterioso restante 90% è formato dalle cosiddette “entità oscure”: materia ed energia.

Lo studiarle comporta un’ enorme sfida, dopotutto si è semplicemente alla ricerca di qualcosa che non si sa come sia fatto! Trovare il celeberrimo ago nel pagliaio rappresenterebbe una missione meno ardua. Le uniche certezza su queste misteriose entità sono due: pervadono tutto l’Universo e lo studiarle insieme non è possibile poiché sembrano avere natura e origini molto diverse.

Le prime prove dell’esistenza della materia oscura sono relative agli effetti gravitazionali esercitati sulla materia ordinaria, detta barionica; Einstein col suo straordinario lavoro ha mostrato come la legge della Gravitazione Universale di Newton, che descrive come agisce la forza gravitazionale, in alcune situazioni non si dimostri corretta.

È diventato quindi necessario cercare altre prove e quale modo migliore per farlo se non quello di trasformare l’Universo visibile in un esteso laboratorio naturale? Prima attraverso il telescopio spaziale Chandra che ne ha trovato tracce nelle collisioni di ammassi galattici e poi con Hubble Space Telescope che ha mappato lo spazio, mostrando come la materia oscura permei anche quelle zone che appaiono vuote, prive cioè di materia visibile.

Una delle teorie di maggior fascino è quella di Tommi Tenkanem; secondo l’astrofisico della Johns Hopkins la materia oscura esisterebbe da un periodo antecedente al Big Bang stesso e quella che “osserviamo” nel nostro Universo sarebbe quindi una “sostanza superstite” dell’ esplosione. La reale natura della materia oscura è ancora sconosciuta e per riuscire a comprenderla a pieno la comunità scientifica ha allestito esperimenti di fisica delle particelle anche sulla Terra: in miniere profondissime, tra i ghiacci del Polo Sud o negli acceleratori.

Quello che si sa è che essa può essere formata da varie componenti: una di materia barionica ed essere quindi costituita da oggetti di notevole massa ma non luminosi ( nane bianche o brune, stelle di neutroni o buchi neri), l’altra componente di natura non barionica sarebbe fatta da particella supersimmetriche denominate WIMP, non ancora scoperte, che vagherebbero nello Spazio per poi aggregarsi in prossimità di forti campi gravitazionali.

Ancora più singolare ed esotica risulta essere l’energia oscura!

Su di essa si sa che è un’energia legata allo spazio e che pervade l’Universo in modo omogeneo ed uniforme, riempiendo anche le zone che appaiono vuote e sembra possedere una densità estremamente ridotta ma costante. La sua esistenza è necessaria per capire un fenomeno altrimenti inspiegabile: l’espansione dell’ Universo ed il fatto che lo stia facendo con una accelerazione sempre maggiore.

Questo fenomeno non sarebbe possibile in un Universo descritto dalla Relatività Generale e che è formato solo da radiazione e materia ordinaria. Prime tracce degli effetti di questa ipotetica energia furono scoperte nel 1998 con lo studio delle esplosioni di alcune Supernove. Nel 2012 un lavoro pubblicato dalla LMU di Monaco ha stimato la probabilità dell’esistenza dell’energia oscura al 99,9996%, sovrapponendo mappe di regioni dell’Universo con quella della Radiazione Cosmica di Fondo.

Ma in che modo l’energia oscura è responsabile dell’espansione accelerata dell’ Universo? Per comprenderlo bisogna considerarla come una forma di energia gravitazionale repulsiva che opponendosi a quella classica spinge le galassie e la materia ad allontanarsi, e questo è anche tutto ciò che si è capito chiaramente su di essa.

Una branca della fisica che si sta alacremente concentrando sul suo studio è la fisica delle interazioni fondamentali ed anche la motivazione centrale delle più importanti missioni osservative dell’ Universo su grande scala, già in corso o ancora in fase di sviluppo.

Il riuscire a svelare il mistero costituito dalle entità oscure è fondamentale per comprendere come funzioni il nostro Universo: per capire l’intero quadro bisogna mettere insieme tutti i pezzi ed energia e materia oscura potrebbero essere proprio quelli necessari per rispondere ad alcuni delle più grandi domande che l’uomo si pone da sempre: “Da dove veniamo?”.

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