Mega ciao!
Ieri abbiamo visto che l’universo è composto da
materia ordinaria (4%), materia oscura (23%) ed energia oscura (73%).
Della materia ordinaria solo l’8% è costituito da materia luminosa, cioè
che possiamo vedere, mentre il restante 92% è costituito da gas molto
caldo o molto freddo e da cadaveri stellari non visibili. Perchè è stata
introdotta la materia oscura? I motivi sono tre: la materia oscura è
necessaria per spiegare i modelli cosmologici di formazione delle strutture
(galassie e ammassi di galassie), per spiegare la dinamica delle stelle
nelle galassie e degli ammassi di galassie e per poter ottenere un
modello di universo che rispecchi le osservazioni. Una delle evidenze
dell’esistenza della materia oscura si ha dalle osservazioni delle
galassie a spirale, in particolare dalla loro curva di rotazione. La
curva di rotazione descrive la velocità a cui le stelle orbitano attorno
al centro galattico. Questa velocità è proporzionale alla brillanza
superficiale della galassia, al rapporto massa/luminosità e dipende dal
rapporto r/h, dove r è il raggio considerato mentre h è il raggio di
scala. I dischi delle galassie a spirale dovrebbero presentare una curva
di rotazione con velocità che aumenta adando dal centro verso
l’esterno, fino ad un valore massimo ad un raggio di circa 10 kpc (per
tipici valori di h di 3-4 kpc). Oltre questo raggio la velocità dovrebbe
decrescere proporzionalmente alla radice quadrata del raggio (questa
parte della curva viene detta tratto kepleriano, in quanto segue lo
stesso andamento delle orbite del Sistema Solare descritte dalle leggi
di Keplero). Però le curve di rotazione osservate sono ben diverse da
quelle predette. Infatti non presentano il tratto kepleriano, ma oltre
il punto di massimo la velocità tende ad un valore asintotico, cioè
risulta praticamente costante (nella prima immagine si vede il confronto
tra la curva di rotazione predetta e quella osservata, mentre nella
seconda sono riportate le curve di rotazione di alcune galassie). Come
mai? Evidentemente le galassie hanno più massa di quella che possiamo
effettivamente osservare. Questa massa in più è data dalla materia
oscura. Perchè serve proprio la materia oscura? E’ stato proposto che la
massa in più potesse essere data dai MACHO (Massive Compact Halo
Objects, oggetti compatti massicci d’alone), che sono oggetti compatti
con luminosità praticamente nulla situati nell’alone delle galassie. Il
problema è che non ce ne sono abbastanza per spiegare le caratteristiche
osservate della curva di rotazione. Quindi al momento serve la materia
oscura!
A presto!
Sara
