Indizi della materia oscura — Astronomia, 14–17 anni
Le galassie si muovono come se contenessero più materia capace di produrre gravità di quanta ne vedano i telescopi.
La gravità della materia invisibile
La materia oscura è il nome dato alla materia dedotta dalla sua gravità, ma non vista attraverso la luce che emette o assorbe. Non è un buco nero e non è semplicemente polvere ordinaria nascosta nello spazio. L’idea è che le galassie contengano una massa invisibile intorno a loro, capace di influenzare il movimento delle stelle e delle galassie.
Il problema delle stelle troppo veloci
Gli astronomi hanno misurato la velocità con cui le stelle orbitano nelle galassie. Lontano dal centro, spesso si muovono quasi rapidamente quanto quelle vicine, anche se la materia visibile dovrebbe esercitare meno gravità in quella zona. Questo schema suggerì che la gravità potesse comportarsi diversamente a quelle scale oppure che ci fosse molta più massa di quella osservata; la materia oscura è la spiegazione principale.
Dedurre la massa dalla velocità orbitale
Per un’orbita semplice, la velocità segue v² = GM/r, quindi la massa contenuta nell’orbita è M = v²r/G. Supponi che una stella viaggi a 200 km/s a un raggio di 30.000 anni luce. Se la materia visibile prevedesse una velocità molto più bassa, il valore misurato di v richiederebbe massa aggiuntiva dentro e intorno all’orbita. È una deduzione dal movimento, non una fotografia della materia oscura.
Invisibile non significa immaginario
È ragionevole diffidare di qualcosa che nessun telescopio può fotografare. Tuttavia, nella scienza gli oggetti vengono spesso identificati dagli effetti che producono, come l’attrazione di un pianeta sulla sua stella. La materia oscura offre diversi indizi gravitazionali, tra cui i movimenti delle galassie e la deviazione della luce, ma le sue particelle non sono ancora state rilevate direttamente; l’idea resta verificabile, anche se non tutti i dettagli sono risolti.
Mappare la massa nello spazio
Gli astronomi usano le lenti gravitazionali per mappare dove si trova la massa negli ammassi di galassie. Un ammasso devia la luce delle galassie più lontane e il disegno della distorsione può rivelare massa che emette poca luce o nessuna. Queste mappe aiutano a verificare i modelli di formazione galattica e a confrontare la materia visibile con la struttura gravitazionale più grande che la circonda.
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