La materia oscura avvolgerebbe le galassie sotto forma di superfluido

di
Nonostante sia la maggiore responsabile di tutta la massa dell'universo, gli scienziati ancora non hanno idea di cosa sia la materia oscura. Infatti questa non è mai stata rilevata fino ad ora e si conoscono solo gli effetti gravitazionali della sua massa che costituisce circa l'85% di tutto l'universo.

Il nome materia oscura non deve farvi pensare a nessun tipo di strano artefatto magico, ma serve ad indicare che questa materia non ci è visibile. Probabilmente non è neanche un tipo di materia che devia le onde elettromagnetiche nello spazio con la sua incredibile massa ma un fenomeno avente un'entità differente. Un approfondimento al riguardo è dato dall'intervista a Sarah Pearson che trovate a questo link.

Il concetto chiave è capire che non è detto che esista questa materia oscura, ma qualcosa deve per forza esserci affinché possa essere spiegato lo squilibrio tra la quantità di massa delle galassie e l'intensità della gravità che le tiene unite. Dovrebbe essere noto a tutti che i corpi massivi attraggono a sé gli altri corpi curvando lo spaziotempo attorno a loro: con questo effetto le onde elettromagnetiche in prossimità di corpi massivi effettuano una curvatura della loro traiettoria come un boomerang. Il problema è che questa curvatura è molto più grande di quella calcolata teoricamente, come se ci fosse più materia di quella nota.

Un'interessante spiegazione del fenomeno che, sia chiaro, non ha ancora alcuna conferma, è che la materia oscura non è rilevabile dai nostri mezzi perché cambierebbe la sua forma da piccole particelle simili ai neutrini che hanno bassa interazione con le forze esterne quando si pensa all'universo fino a divenire un superfluido quando si parla delle singole galassie.

Tradizionalmente si pensa che la materia oscura sia composta da particelle elementari "fredde", cioè poco mobili, che interagiscono debolmente con la materia ordinaria, come se fossero particelle fantasma senza carica e massa piccolissima. Queste su larga scala, ovvero in termini di agglomerati di galassie nella rete intergalattica, agiscono tramite la forza di gravità. La materia oscura costituirebbe, pensando a queste particelle, una tela intergalattica fatta di filamenti invisibili che collegano tutte le galassie, permettendo di predire il comportamento massivo dei raggruppamenti delle galassie stesse. Vi rimandiamo alla foto in baso per darvi un'idea di questa tela cosmica tenuta unita dalla materia oscura.

Qualcosa però non torna quando si pensa alle singole galassie e a come le loro stelle ruotano in relazione con il loro centro. Infatti pensare alla materia oscura come particella elementare è coerente con le teorie astronomiche quando si pensa alla tela cosmica o al raggruppamento di galassie, ma non se si considera la singola galassia.

Uno dei problemi è dovuto alla velocità con cui le galassie ruotano: sarebbe logico pensare (per la conservazione del momento angolare) che i corpi in prossimità del centro della galassia ruotino più velocemente, mentre quelli più esterni ruotino più lentamente. Pensate a quando fate ruotare una pallina attaccata ad una corda (tipo lazo): lasciando molta corda tra la pallina e la mano vedrete che i giri che compie saranno pochi e lenti rispetto a quando lasciate poca corda rispetto alla mano, situazione in cui la palla girerà molto più velocemente. In fondo trovate un video che mostra come ci aspettiamo che le galassie ruotino considerandole come il nostro sistema solare (a sinistra) e come ruotano realmente (a destra).

Scientificamente non si riesce a capire come sia possibile che nel sistema solare i pianeti ruotino attorno al sole più velocemente all'avvicinarsi ad esso mentre nella via lattea le stelle si muovono più o meno alla stella velocità indipendentemente dalla distanza dal centro della galassia. In questa nuova teoria si pensa che a livello della singola galassia la materia oscura assuma la forma di un superfluido. La superfluidità è uno stato nel quale la materia non ha viscosità (ovvero non ha alcuna resistenza nello scorrere, idealmente come l'acqua che scivola sul ghiaccio) ed ha conducibilità termica infinità (cioè ha una capacità di trasmettere calore idealmente infinita).

I superfluidi sono una realtà affermata nel mondo scientifico e si pensa che siano più comuni di quel che si è creduto fino ad ora. L'idea è che aureole di materia oscura esistano intorno alle singole galassie allo stato di superfluidi: la gravità della galassia ne garantirebbe la densità attirandoli verso di sé, mentre lo spazio ne manterrebbe la temperatura fredda. Aggiungendo questa massa intorno alla galassia sarebbe spiegato perché i corpi più esterni viaggiano a velocità simili a quelli interni, risolvendo il problema della conservazione della quantità di moto. Chiaramente a grande distanza dalla singola galassia la forza gravitazionale della galassia stessa diverrebbe troppo bassa per formare un superfluido, per questo al di fuori delle galassie, facendo uno zoom out, non troviamo la materia oscura sotto questa nuova forma, ma solo sotto forma di particelle che interagiscono debolmente con l'esterno.

L'ipotesi, per quanto affascinante, è nuova e ancora poco matura, bisognerà attendere il responso di altri scienziati e conferme sperimentali per accertare l'esistenza della materia oscura come superfluido.

La materia oscura avvolgerebbe le galassie sotto forma di superfluido