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Misteri della materia oscura
(Il mistero della materia oscura)

in noleggio da: 01.01.2012

Misteri della materia oscura
(Il mistero della materia oscura)

in noleggio da: 01.01.2012

A scuola ci è stato insegnato che l'universo è fatto di atomi. Gli atomi, infatti, costituiscono solo il 5% della materia dell'universo, il resto per noi è ancora un mistero. C'è qualcos'altro nello spazio, un'altra realtà che stiamo appena iniziando a scoprire. Sappiamo che questi non sono atomi, ma non sappiamo cosa siano. Perché gli astrofisici sono convinti dell'esistenza di questa misteriosa materia invisibile? Perché senza la materia oscura le galassie non ruoterebbero: non ci sarebbero abbastanza forze gravitazionali per far ruotare le stelle delle galassie alla velocità con cui ruotano oggi. Esistono alcune anomalie nel comportamento e nel movimento delle galassie; per comprenderle, gli scienziati presuppongono l'esistenza di materia invisibile coinvolta nel movimento delle galassie.

Tra le altre scienze astronomiche, la cosmologia si distingue. Questa è una delle scienze più antiche. Basti ricordare la "Teogonia" di Esiodo scritta su questo argomento (VIII-VII secolo a.C.) La cosmologia studia l'Universo nel suo insieme e appartiene al gruppo delle scienze naturali ha ricevuto una giustificazione scientifica moderna solo all'inizio del XX secolo -. con l’avvento della teoria della relatività generale (OTO).

Poiché la teoria della relatività è la base della cosmologia, anche tutti gli esperimenti volti a verificarne la verità contribuiscono alla giustificazione della cosmologia. Tuttavia, avendo come base la teoria della relatività, la cosmologia non si riduce ad essa e, quindi, ha una propria base osservativa.

Fino all'inizio degli anni '90 del XX secolo, la base osservativa della cosmologia si è sviluppata nel quadro tradizionale di tutta l'astronomia. Furono messi in funzione telescopi sempre più grandi e la gamma delle onde delle osservazioni si espanse. Per molto tempo, l'oggetto della ricerca sono state solo le galassie e i fenomeni correlati, ad esempio i quasar. Un'era qualitativamente nuova nello sviluppo della cosmologia è iniziata nel 1992 con la scoperta del cosiddetto fondo cosmico a microonde (radiazione relitta, che si ritiene sia apparsa al momento del "big bang"), che contiene informazioni su molti parametri e processi nell'Universo. Anche il valore dei dati ottenuti dallo studio della radiazione cosmica di fondo a microonde è di grande importanza perché porta informazioni sullo stadio primissimo dell'espansione dell'Universo, quando ancora non esistevano galassie.

La cosmologia classica, nella forma in cui esisteva ai tempi di Einstein e Friedman, consentiva qualsiasi valore di densità dell'Universo, sia maggiore che inferiore al valore critico. Non è un caso che il valore della densità sia definito critico. Solo a questo valore (critico) la curvatura spaziale dell'Universo è uguale a zero e il suo parametro principale - il barione, cioè ciò di cui è composta la materia, risulta essere indipendente dal tempo. I risultati nello studio dell'Universo dell'ultimo decennio includono, prima di tutto, un cambiamento nelle idee sulla densità dell'Universo: sono stati ottenuti dati che la densità totale dell'Universo è uguale al valore critico con elevata precisione.

Ciò non è stata una sorpresa: la maggior parte dei teorici lo considerava il più probabile dall'inizio degli anni '80, quando fu proposto il concetto ormai generalmente accettato di inflazione cosmologica - un modello di espansione molto rapida dell'Universo in una fase iniziale della sua evoluzione. .

Tutti hanno sperimentato l’inflazione nell’economia e pochi possono dire che si tratti di un fenomeno positivo. Con l'inflazione cosmologica, è vero il contrario: ha risolto con successo quasi tutti i problemi della cosmologia classica e ha ridotto significativamente la rilevanza dei restanti due o tre.

Il fatto che la materia ordinaria non abbia praticamente alcun effetto sulla dinamica dell'espansione dell'Universo è da tempo un fatto fermamente stabilito. Già a metà degli anni '70, uno studio sui processi nell'Universo in espansione - principalmente la formazione di nuclei di isotopi di deuterio, litio ed elio con peso atomico 3 e 4 - ha dimostrato che il numero di nuclei formati dipende dal numero totale di barioni .

Pertanto, il punto finale nella risoluzione del problema della materia oscura che interagisce con i barioni solo gravitazionalmente è stato fissato da recenti studi sulla radiazione cosmica di fondo a microonde, che hanno determinato la densità della materia oscura con elevata precisione. Tuttavia, la questione della sua natura fisica rimane ancora aperta, poiché finora non è stato registrato sperimentalmente un solo tipo di tale particella.

Il secondo problema è la natura fisica della costante cosmologica stessa: è equivalente a quella introdotta da Einstein, oppure è qualcosa di diverso. Il predominio della costante cosmologica nell'Universo si riflette radicalmente nella sua evoluzione: un tale Universo si espande con accelerazione e ha un'età maggiore (con tutte le conseguenze che ne derivano) rispetto a un Universo in cui questa costante è uguale a zero.

Da un punto di vista teorico, la presenza di una costante cosmologica non ha ancora giustificazioni serie o almeno generalmente accettate. Piuttosto, può essere definita una quantità “extra”, ma le nostre idee sull’Universo non cambierebbero radicalmente se si scoprisse che in realtà la costante cosmologica è uguale a zero (o così piccola da non poter essere determinata con il livello esistente di tecnologia). Tuttavia, la cosmologia, come tutte le scienze naturali, è costruita sulla base di dati osservativi, e questi dati testimoniano la sua grandezza significativa.

Viviamo in un mondo le cui dinamiche di espansione sono controllate da una forma di materia a noi sconosciuta. L'unica cosa che sappiamo con certezza è il fatto della sua esistenza e l'equazione del suo stato simile al vuoto. Non sappiamo se e come l'equazione di stato dell'energia oscura cambi nel tempo. Ciò significa che tutte le discussioni sul futuro dell'Universo sono essenzialmente speculative e basate sulle opinioni estetiche dei loro autori.

Basato su materiali della rivista “Science and Life”

L'articolo originale è sul sito NewsInfo

per la rivista "Uomo Senza Frontiere"

Prima o poi il nostro mondo cesserà di esistere. Proprio come una volta emergeva da una singola particella più piccola di un atomo. Gli scienziati non hanno dubbi su questo da molto tempo. Tuttavia, se in precedenza la teoria dominante era che la morte dell'Universo sarebbe avvenuta a causa della sua espansione in rapida accelerazione e, di conseguenza, dell'inevitabile "morte termica", con la scoperta della materia oscura questa opinione è cambiata.

FORZE OSCURE DELL'UNIVERSO

Gli esperti dicono che l'intero vasto cosmo potrebbe perire a causa del suo collasso, risucchiato da un gigantesco buco nero, che fa parte della misteriosa "materia oscura".

Nelle fredde profondità dello spazio, due forze inconciliabili sono in guerra sin dalla creazione del mondo: l'energia oscura e la materia oscura. Se il primo garantisce l'espansione dell'Universo, il secondo, al contrario, si sforza di trascinarlo dentro di sé, di comprimerlo nell'oblio. Questo confronto procede con vari gradi di successo. La vittoria di una delle forze sull’altra, lo sconvolgimento dell’equilibrio cosmico, è ugualmente disastroso per tutte le cose.

Einstein suggerì anche che nello spazio c’è molta più materia di quella che possiamo vedere. Nella storia della scienza ci sono state situazioni in cui il movimento dei corpi celesti non obbediva alle leggi della meccanica celeste. Di norma, questa misteriosa deviazione dalla traiettoria veniva spiegata con l'esistenza di un corpo materiale sconosciuto (o di più corpi). È così che furono scoperti il ​​pianeta Nettuno e la stella Sirio B.

MORSETTI SPAZIALI

Nel 1922, gli astronomi James Jime e Jacobus Kapteyn studiarono il movimento delle stelle nella nostra Galassia e conclusero che la maggior parte della materia nella Galassia è invisibile; In questi lavori è apparso per la prima volta il termine “materia oscura”, ma non corrisponde del tutto al significato attuale di questo concetto.

Gli astronomi sono da tempo consapevoli del fenomeno dell'espansione accelerata dell'Universo. Osservando la distanza delle galassie l'una dall'altra, hanno scoperto che questa velocità sta aumentando. L’energia che spinge lo spazio in tutte le direzioni, come l’aria in un pallone, è stata chiamata “oscura”. Questa energia allontana le galassie l'una dall'altra, agisce contro la forza di gravità.

Ma, come si è scoperto, i suoi poteri non sono illimitati. Esiste anche una sorta di “collante” cosmico che impedisce alle galassie di espandersi. E la massa di questa "colla" supera significativamente la massa dell'Universo visibile. Questa enorme forza di origine sconosciuta era chiamata materia oscura. Nonostante il nome minaccioso, quest’ultimo non è un male assoluto. Riguarda il fragile equilibrio delle forze cosmiche su cui poggia l'esistenza del nostro mondo apparentemente incrollabile.

La conclusione sull'esistenza della materia misteriosa, che non è visibile, non è registrata da nessuno degli strumenti, ma la cui esistenza può essere considerata provata, è stata fatta sulla base di una violazione delle leggi gravitazionali dell'Universo. Almeno come li conosciamo. Si è notato che le stelle nelle galassie a spirale come la nostra hanno una velocità di rotazione sufficientemente elevata e, secondo tutte le leggi, con un movimento così veloce dovrebbero semplicemente volare nello spazio intergalattico sotto l'influenza della forza centrifuga, ma non lo fanno. Sono trattenuti da una forza gravitazionale molto forte, che non viene registrata o catturata da alcun metodo noto alla scienza moderna. Ciò ha fatto riflettere gli scienziati.

LOTTA ETERNA

Se queste sfuggenti “parentesi graffe” oscure, ma superiori in forza gravitazionale a tutti gli oggetti cosmici visibili, non esistessero, allora dopo un lungo periodo il tasso di espansione dell’Universo sotto l’influenza dell’energia oscura si avvicinerebbe al limite al quale una rottura di si verificherebbe il continuum spazio-temporale. Lo spazio si annienterà e l'Universo cesserà di esistere. Tuttavia, ciò non sta ancora accadendo.

Gli astrofisici hanno scoperto che circa 7 miliardi di anni fa, la gravità (dominata dalla materia oscura) e l’energia oscura erano in equilibrio. Ma l’Universo si espanse, la densità diminuì e la forza dell’energia oscura aumentò. Da allora ha dominato il nostro Universo. Ora gli scienziati stanno cercando di capire se questo processo finirà mai.

Oggi è già noto che l'Universo è costituito solo dal 4,9% di materia ordinaria, la materia barionica, che costituisce il nostro mondo. La maggior parte (74%) dell’intero universo è costituita da misteriosa energia oscura e il 26,8% della massa dell’universo è costituito da particelle difficili da rilevare e che sfidano la fisica chiamate materia oscura.

Finora, nell’inconciliabile eterna lotta tra materia oscura ed energia oscura, è quest’ultima a vincere. Sembrano due lottatori di diverse classi di peso. Ma ciò non significa che la lotta sia scontata. Le galassie continueranno a disperdersi. Ma quanto durerà questo processo? Secondo le ultime ipotesi, la materia oscura è solo una manifestazione della fisica dei buchi neri.

I BUCHI NERI SONO MOLTA MATERIA OSCURA?

I buchi neri sono gli oggetti più massicci e potenti dell'Universo conosciuto. Piegano lo spazio-tempo così fortemente che nemmeno la luce può oltrepassare i loro confini. Pertanto, proprio come la materia oscura, non possiamo vederli. I buchi neri sono una sorta di centri di gravità per vaste distese di spazio. Si può presumere che si tratti di materia oscura strutturata. Un primo esempio di ciò sono i buchi neri supermassicci che vivono al centro delle galassie. Guardando il centro, ad esempio, della nostra Galassia, vediamo come le stelle attorno ad essa accelerano.

Anne Martin della Cornell University osserva che l'unica cosa che spiegherebbe questa accelerazione è un buco nero supermassiccio. Possiamo giudicare l'esistenza della materia oscura, così come dei buchi neri, solo sulla base della loro interazione con gli oggetti circostanti. Ne osserviamo quindi gli effetti nel movimento delle galassie e delle stelle, ma non lo vediamo direttamente; non emette né assorbe luce. È logico supporre che i buchi neri siano solo ammassi di materia oscura.

Uno dei buchi neri giganti, che alla fine inghiottirà non solo lo spazio circostante, ma anche i suoi parenti “bucati” meno potenti, potrebbe inghiottire l’intero Universo? La questione su questo rimane aperta. Secondo gli scienziati, se ciò accadrà, non sarà prima di 22 miliardi di anni. Quindi questo è sufficiente per la nostra vita. Nel frattempo il mondo intorno a noi continua la sua navigazione tra la Scilla dell’energia oscura e la Cariddi della materia oscura. Il destino dell'Universo dipenderà dall'esito della lotta tra queste due forze dominanti nello spazio.

LA PROFEZIA DI TESLA

Esiste, tuttavia, una visione alternativa del problema della materia oscura. Si possono trovare alcuni paralleli tra la sostanza misteriosa e la teoria dell’etere universale di Nikola Tesla. Secondo Einstein l’etere non è una categoria reale, ma esiste a causa di visioni scientifiche errate. Per Tesla, l’etere è la realtà.

Diversi anni fa, in una svendita a New York, un amante dell'antiquariato si comprò un elmetto da pompiere, consumato dal tempo. Al suo interno, sotto la fodera, c'era un vecchio taccuino. Il taccuino era sottile, con la copertina bruciacchiata e puzzava di muffa. I fogli, ingialliti dal tempo, erano ricoperti di inchiostro sbiadito dal tempo. Come si è scoperto, il manoscritto apparteneva al famoso inventore Nikola Tesla, che visse e lavorò negli Stati Uniti. La registrazione spiega la teoria dell'etere, nella quale si possono trovare indizi inequivocabili della scoperta della sfuggente materia oscura decenni dopo la sua morte.

“Che cos’è l’etere e perché è così difficile da rilevare? - scrive l'inventore nel manoscritto. - Ho pensato a lungo a questa domanda e sono giunto alle seguenti conclusioni. È noto che più densa è la sostanza, maggiore è la velocità di propagazione delle onde al suo interno. Confrontando la velocità del suono nell'aria con la velocità della luce, sono giunto alla conclusione che la densità dell'etere è diverse migliaia di volte maggiore della densità dell'aria. Ma l’etere è elettricamente neutro e quindi interagisce molto debolmente con il nostro mondo materiale, inoltre la densità della sostanza del mondo materiale è trascurabile rispetto alla densità dell’etere”.

Secondo lo scienziato, non è l'etere ad essere etereo, è il nostro mondo materiale ad essere etereo per l'etere. Pertanto, offre una visione molto più positiva della materia oscura, vedendo in essa una sorta di sostanza primordiale, la culla dell'Universo. Ma non solo. Secondo Tesla, con un approccio abile, è possibile ottenere fonti inesauribili di energia dalla materia oscura dell'etere, penetrare in mondi paralleli e persino stabilire contatti con abitanti intelligenti di altre galassie. “Penso che le stelle, i pianeti e tutto il nostro mondo siano nati dall’etere quando, per qualche motivo, una parte di esso è diventata meno densa. Comprimendo il nostro mondo da tutti i lati, l'etere cerca di tornare al suo stato originale e la carica elettrica interna nella sostanza del mondo materiale lo impedisce. Col tempo, avendo perso la carica elettrica interna, il nostro mondo verrà compresso dall'etere e si trasformerà in etere. L’etere ha lasciato l’etere e se ne andrà”, ha affermato Tesla.

Penso di esprimere qui il sentimento di un'intera generazione di persone che hanno cercato le particelle di materia oscura fin da quando erano ancora studenti laureati. Se l’LHC porterà cattive notizie, è improbabile che qualcuno di noi rimanga in questo campo della scienza.

Una delle domande urgenti a cui l’LHC potrebbe rispondere è lontana dalla speculazione teorica e ha per noi la rilevanza più diretta. Da diversi decenni ormai l'astronomia sta cercando di risolvere un difficile mistero. Se calcoliamo tutta la massa e l'energia nello spazio, si scopre che la parte del leone della materia è nascosta ai nostri occhi. Secondo i calcoli moderni, la sostanza luminosa è solo 4% della quantità totale di materia presente nell’Universo. Questa misera quota comprende tutto ciò che è fatto di atomi, dal gas idrogeno ai nuclei di ferro di pianeti come la Terra. Circa il 22% è materia oscura, una componente della materia che non emette onde elettromagnetiche e si fa sentire solo attraverso il suo campo gravitazionale. Infine, i dati attuali suggeriscono che il 74% è sotto forma di energia oscura, materia di natura sconosciuta che sta causando un’espansione accelerata dell’Universo. In una parola, l'Universo è un mosaico non assemblato. Forse il SERBATOIO aiuterà a trovare i pezzi mancanti?

Le ipotesi sulla materia nascosta iniziarono ad essere espresse molto prima che questo problema fosse riconosciuto dalla comunità scientifica generale. I primi sospetti che ci fosse qualcos'altro a tenere sotto controllo l'Universo oltre alla materia visibile apparvero nel 1932. L'astronomo olandese Jan Oort calcolò che le stelle nelle regioni esterne delle galassie si muovono come se fossero soggette a una gravità molto maggiore di quella posseduta dall'Universo. ne osservò una. La Via Lattea è essenzialmente come una gigantesca giostra con cavalli. Le stelle ruotano attorno al centro galattico, alcune un po' più vicine e altre un po' più lontane dal disco galattico. Oort misurò le loro velocità e scoprì quale dovrebbe essere la forza gravitazionale della Via Lattea per mantenere le stelle vicine al piano galattico e impedire la disgregazione della Galassia. Conoscendo questa forza, Oort stimò la massa totale del nostro sistema stellare (questo valore è oggi noto come limite di Oort). Il risultato fu inaspettato: era il doppio della massa osservata delle stelle che emettevano luce.

L'anno successivo, il fisico di origine bulgara Fritz Zwicky, che lavorava al Caltech, investigò in modo indipendente la quantità di "colla" gravitazionale necessaria per tenere insieme il ricco ammasso di galassie nella costellazione della Chioma di Berenice. Le distanze tra le galassie del gruppo sono grandi, motivo per cui Zwicky ha ottenuto un valore elevato per la forza gravitazionale. Da esso è stato possibile calcolare la quantità di materia necessaria per creare una tale forza. Zwicky rimase stupito nel vedere che era centinaia di volte più grande della massa della materia visibile. Sembra che questa voluminosa struttura poggiasse su supporti mimetizzati, che soli potevano mantenerla stabile.

Negli anni '30 XX secolo Gli scienziati sapevano poco dell'Universo, fatta eccezione per l'espansione scoperta da Hubble. Anche l’idea di altre galassie come “universi-isole” come la Via Lattea era agli inizi. Non sorprende che, data l'infanzia della cosmologia fisica, quasi nessuno prestò attenzione alle straordinarie scoperte di Oort e Zwicky. Ci sono voluti anni prima che gli astronomi ne capissero il significato.

Dobbiamo l'attuale interesse per la materia oscura al coraggio della giovane Vera Cooper Rubin, che, contrariamente a tutti i pregiudizi dell'epoca (le donne astronome a quel tempo erano guardate con sospetto), decise di dedicarsi all'astronomia. Rubin è nata a Washington, DC, ed è cresciuta guardando le stelle fuori dalla finestra della sua camera da letto. Amava leggere libri di astronomia, in particolare la biografia di Maria Mitchell, che ottenne il riconoscimento internazionale per la sua scoperta di una cometa. Il percorso di Vera Rubin verso il suo sogno non poteva essere definito facile: in quegli anni la comunità astronomica somigliava a un club chiuso con un cartello luminoso sulla porta "Le donne non sono ammesse".

Rubin ricorderà in seguito: “Quando ero a scuola, mi dissero che non avrei mai trovato lavoro come astronomo e che avrei dovuto fare qualcos’altro. Ma non ho ascoltato nessuno. Se vuoi davvero qualcosa, devi prenderla e realizzarla e, probabilmente, avere il coraggio di cambiare qualcosa in questo ambito” 86.

Dopo aver conseguito una laurea in astronomia presso il Vassar College, dove una volta Mitchell insegnava, e un master in astronomia presso la Cornell University, Rubin è tornata nella sua città natale per continuare a studiare astronomia alla Georgetown University. Il supervisore scientifico della sua tesi di dottorato in filosofia era Georgy Gamow. Sebbene non fosse elencato tra i docenti universitari, si interessò anche all'evoluzione delle galassie e gli fu permesso di lavorare con Rubin. Sotto la sua guida, si difese nel 1954.

Mentre si prendeva cura dei quattro figli nati dal matrimonio con il matematico Robert Rubin, non è stato facile per lei trovare un lavoro fisso che le permettesse di conciliare famiglia e scienza. Alla fine, nel 1965, il Dipartimento di Magnetismo Terrestre della Carnegie Institution di Washington la incluse come ricercatrice. Lì Rubin ha stretto un'alleanza creativa con il suo collega Kent Ford. Aveva un telescopio costruito con le sue stesse mani e insieme iniziarono osservazioni attive delle regioni esterne delle galassie.

Per prima cosa, gli astronomi hanno puntato il telescopio verso la galassia più vicina a spirale della Via Lattea, nella costellazione di Andromeda. Utilizzando uno spettrografo, hanno iniziato a raccogliere dati sullo spostamento Doppler negli spettri delle stelle situate alla periferia galattica. Lo spostamento Doppler è un aumento (diminuzione) della frequenza della radiazione proveniente da un oggetto che si muove verso l'osservatore (allontanandosi dall'osservatore). L'entità di questo spostamento dipende dalla velocità relativa del corpo. L'effetto Doppler è caratteristico di qualsiasi processo ondulatorio, compresi luce e suono. Ad esempio, ogni volta che sentiamo una sirena antincendio suonare più forte quando si avvicina e più bassa quando si allontana, abbiamo a che fare con questo effetto. Se parliamo di luce, quando la sorgente si avvicina, la sua radiazione si sposta nella regione viola dello spettro (spostamento viola) e quando si allontana si sposta verso il rosso (spostamento rosso). Gli spostamenti verso il rosso delle galassie hanno fornito a Hubble la prova che galassie lontane si stavano allontanando da noi. L'effetto Doppler negli spettri elettromagnetici è ancora uno degli strumenti indispensabili dell'astronomia.

Prendendo gli spettri delle stelle nelle parti esterne di Andromeda e misurando l'entità dello spostamento, Rubin e Ford furono in grado di calcolare la velocità della materia stellare. Hanno determinato la velocità con cui le stelle nella periferia galattica si muovono attorno al loro centro di gravità. Quindi gli scienziati della Carnegie Institution hanno costruito un grafico: le velocità orbitali sono state tracciate verticalmente e la distanza dal centro orizzontalmente. Questa relazione, chiamata curva di rotazione della galassia, mostrava chiaramente come le parti più esterne di Andromeda girano sulla giostra.

Come Keplero scoprì diversi secoli fa, negli oggetti astronomici in cui la maggior parte della massa è concentrata al centro (ad esempio, il Sistema Solare), più il corpo è lontano dal centro, minore è la sua velocità. I pianeti esterni si muovono nelle loro orbite molto più lentamente di quelli interni. Mercurio sfreccia vicino al Sole ad una velocità di circa 50 km/s, mentre Nettuno striscia a malapena a circa 5,5 km/s. Il motivo è semplice: la gravità solare diminuisce rapidamente con il raggio e non c'è massa nelle parti esterne del sistema solare che possa influenzare la velocità dei pianeti.

In precedenza, si pensava che nelle galassie a spirale, come la Via Lattea, la materia fosse distribuita in modo altrettanto compatto. Le osservazioni mostrano che le stelle abitano più densamente la parte centrale delle galassie e formano una struttura sferica (gli astronomi la chiamano "rigonfiamento"). I bracci di spirale e l'alone che avvolgono il disco galattico, al contrario, appaiono radi ed effimeri. Ma le prime impressioni ingannano.

Nel costruire la curva di rotazione di Andromeda, Rubin e Ford erano fermamente convinti che, come nel sistema solare, le velocità sarebbero diminuite su grandi distanze. Ma invece il grafico è uscito su una linea retta, cosa che ha lasciato gli scienziati piuttosto perplessi. Al posto del pendio della montagna c'era un altopiano pianeggiante. La forma piatta del profilo di velocità significava che la massa in realtà si estendeva ben oltre la struttura osservata. Qualcosa di nascosto ai nostri occhi ha un effetto tangibile su quelle aree dove la gravità, secondo le nostre idee, dovrebbe essere incredibilmente piccola.

Per capire se questo comportamento di velocità in Andromeda fosse l’eccezione o la regola, Rubin e Ford, insieme ai colleghi della Carnegie Institution Norbert Tonnard e David Burstein, hanno deciso di testare altre 60 galassie a spirale. Sebbene le spirali non siano l'unico tipo di galassia - ci sono galassie ellittiche e galassie irregolari - gli astronomi hanno scelto il "vortice" per la sua semplicità. A differenza di altri tipi di galassie, nelle spirali le stelle nei bracci ruotano tutte nella stessa direzione. Pertanto, le loro velocità sono più facili da tracciare su un grafico e quindi più facili da analizzare.

Il team ha effettuato osservazioni presso gli osservatori di Kitt Peak in Arizona e Cerro Tololo in Cile e ha tracciato le curve di rotazione per tutte le 60 galassie. Sorprendentemente, ogni grafico aveva una sezione piatta quanto quella di Andromeda. Da ciò Rubin e i suoi coautori hanno concluso che la maggior parte della materia nelle galassie a spirale è raccolta in estese formazioni invisibili che, a parte il campo gravitazionale, non si manifestano in alcun modo. Il problema che tormentava Oort e Zwicky si presentò in tutta la sua forza!

Chi c'è dietro la maschera? Forse la materia oscura è costituita da materia ordinaria, ma è difficile da vedere? Forse i nostri telescopi sono semplicemente troppo deboli per vedere tutti gli oggetti nello spazio?

Un tempo, per il ruolo di materia oscura venivano proposti dei corpi celesti, i cui nomi riflettevano il potere gravitazionale loro attribuito: oggetti macho (MASNO, acronimo dall'inglese. Oggetti Halo compatti e massicci -"oggetti massicci e compatti con alone"). Questi sono enormi corpi celesti nell'alone delle galassie che emettono poca luce. Questi includono, in particolare, pianeti giganti (delle dimensioni di Giove e più grandi), nane brune (stelle con uno stadio molto breve di combustione termonucleare), nane rosse (stelle debolmente luminose), stelle di neutroni (nuclei stellari che hanno subito una compressione catastrofica ( collasso) e costituito da materia nucleonica) e buchi neri. Tutti sono costituiti da materia barionica, che comprende la materia dei nuclei atomici e i suoi parenti più stretti, ad esempio il gas idrogeno.

Per cercare oggetti macho e altre deboli fonti di attrazione gravitazionale, gli astronomi hanno sviluppato una tecnica intelligente chiamata microlente gravitazionale. Una lente gravitazionale è un corpo massiccio che, come un prisma, devia la luce. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, i corpi pesanti piegano lo spazio-tempo attorno a sé, facendo piegare la traiettoria di un raggio che passa. Nel 1919, l'effetto lente fu osservato durante un'eclissi solare: in questo momento è possibile vedere le stelle vicino al disco del Sole, che ne devia la luce.

Poiché gli oggetti macho che passano tra la Terra e le stelle distanti devono distorcere l'immagine, il microlensing fornisce un modo per "pesarli". Se un oggetto macho appare improvvisamente sulla linea di vista in direzione della stella osservata (ad esempio, una delle stelle di una galassia vicina), a causa della focalizzazione gravitazionale diventerà momentaneamente più luminoso. E quando passa il “macho man”, la stella si affievolisce e riprende l’aspetto di prima. Da questa curva di luce, gli astronomi possono calcolare la massa dell'oggetto.

Negli anni '90 Nell’ambito del progetto MASNO, un gruppo internazionale di astronomi dell’Osservatorio di Monte Stromlo in Australia ha compilato un catalogo che comprendeva circa 15 eventi “sospetti”. Analizzando l'alone della galassia sezione per sezione e utilizzando la Grande Nube di Magellano (un satellite della Via Lattea) come sfondo stellare, gli scienziati si sono imbattuti in caratteristiche curve di luce. Da questi dati osservativi, gli astronomi stimano che circa il 20% di tutta la materia nell’alone galattico sia costituita da oggetti macho con una massa compresa tra il 15 e il 90% della massa del Sole. Questi risultati hanno indicato che la periferia della Via Lattea è abitata da stelle fioche e relativamente leggere che, sebbene difficilmente brillino, creano una forza attrattiva. Cioè, è diventato parzialmente chiaro quali corpi celesti si trovano alla periferia della Galassia, ma non era ancora chiaro come spiegare la restante parte della massa nascosta.

Ci sono altre ragioni per credere che gli oggetti macho potrebbero non fornire una risposta definitiva al mistero della materia oscura. Nei modelli astrofisici della nucleosintesi (la formazione degli elementi chimici), conoscendo la quantità di un particolare elemento oggi nello spazio, si può calcolare quanti protoni conteneva l'Universo nei primi istanti dopo il Big Bang. E questo rende possibile stimare la proporzione della materia barionica nell'Universo. Sfortunatamente, i calcoli mostrano che solo una parte della materia oscura è di natura barionica, il resto è in qualche altra forma. Poiché gli oggetti macho costituiti da barioni familiari non erano adatti al ruolo di panacea, gli scienziati hanno rivolto la loro attenzione ad altri candidati.

Non è un caso che agli oggetti macho sia stato dato un nome così brutale: volevano quindi contrapporre un'altra classe di corpi proposta per spiegare la materia oscura - gli sfuggenti "WIMP" (WIMP - una parola derivata dall'inglese. Particelle massicce che interagiscono debolmente- “particelle massicce che interagiscono debolmente”). A differenza del "macho", i "WIMP" non sono corpi celesti, ma un nuovo tipo di particelle massicce che partecipano solo alle interazioni deboli e gravitazionali. Poiché sono pesanti, i WIMP devono avere velocità basse, il che li rende un eccellente collante gravitazionale: impediscono alle strutture giganti viste nello spazio, come le galassie e gli ammassi di galassie, di crollare.

I neutrini non potrebbero essere scontati se fossero più pesanti e più diligenti. Dopotutto, come si conviene ai leptoni, evitano i processi forti e, come tutte le particelle neutre, non hanno paura dell'elettromagnetismo. Tuttavia, la massa insignificante e l'inquietudine dei neutrini costringono a escluderli dalla considerazione. Per la loro agilità i neutrini possono essere paragonati a un politico superficiale che fa continuamente incursioni in diversi distretti, cercando di conquistare l'elettorato prima delle elezioni per il consiglio comunale. Le persone vorranno unirsi attorno a una persona che non è in grado di stabilirsi in un posto e ottenere un forte sostegno? Allo stesso modo, i neutrini, che non rimangono a lungo da nessuna parte e hanno poco effetto su nulla, difficilmente sono adatti al ruolo di bacchetta unificatrice.

Le particelle simili ai neutrini, troppo leggere e veloci per formare strutture, sono chiamate materia oscura calda. Sebbene la massa nascosta nell’Universo possa in una certa misura essere costituita da loro, non riescono a spiegare perché le stelle nelle regioni esterne delle galassie si aggrappano così strettamente alla loro “isola” natale e perché le galassie stesse si riuniscono in ammassi. La materia più pesante caratterizzata da passi misurati, inclusi “macho” e “wimps”, appartiene alla classe della materia oscura fredda. Se potessimo mettere insieme abbastanza cose, sapremmo di cosa sono fatti gli oggetti di scena spaziali.

Ma se non i neutrini, quali particelle neutre di origine non adronica hanno una massa significativa e possono volare così lentamente da influenzare stelle e galassie? Purtroppo, questi scarseggiano nel Modello Standard. Oltre ai neutrini, ai “machos” e ai “wimps”, viene rivendicato il ruolo della materia oscura e, secondo alcuni teorici, non irragionevolmente, dell’assione. Questa particella massiccia è stata introdotta nella cromodinamica quantistica (la teoria delle interazioni forti), ma non è stata ancora rilevata sperimentalmente. Al momento, la ricerca della massa nascosta nell'Universo è giunta a un vicolo cieco.

È ora di chiedere aiuto all'LHC. Forse i frammenti delle collisioni all'acceleratore conterranno la risposta al mistero della materia oscura fredda. I primi nella lista dei candidati sono i partner supersimmetrici più leggeri: neutralinos, charginos, gluinos, photinos, squarks, sleepons e alcuni altri. Se la loro massa (in unità di energia) non differisce molto da un teraelettronvolt, non sarà difficile notarli grazie ai caratteristici decadimenti che compaiono nei calorimetri e nei sistemi di tracciamento.

Ma se la materia oscura fosse l’unico mistero dell’universo, i fisici si morderebbero la lingua, incrocierebbero le dita e si siederebbero in silenzio ad aspettare che l’LHC o qualche altro strumento produca risultati adeguati. È come pubblicare un annuncio di lavoro e aspettare con calma che uno specialista qualificato venga per un colloquio. Tuttavia, all'orizzonte apparve un osso più duro, che era già riuscito a causare problemi agli scienziati. Stiamo parlando di energia oscura. Non solo non sanno cosa gli viene nascosto esattamente, ma non hanno nemmeno idea di dove guardare.

Per la prima volta, la comunità scientifica si è trovata faccia a faccia con l'energia oscura nel 1998. Poi due gruppi di astronomi: un gruppo di ricerca del Laboratorio Nazionale. Lawrence Berkeley sotto la guida di Saul Perlmutter e gli osservatori dell'Osservatorio di Monte Stromlo (tra cui Adam Riess, Robert Kirschner e Brian Schmidt) hanno annunciato la straordinaria notizia sull'espansione dell'Universo. Per tracciare come il cosmo si è espanso nel passato, i ricercatori hanno misurato le distanze delle supernovae in galassie distanti. Tracciando queste distanze su un grafico rispetto alle velocità delle galassie, rilevate dallo spostamento Doppler delle linee spettrali, gli astronomi sono stati in grado di determinare come il parametro di Hubble, che caratterizza la velocità di ritiro, è cambiato nel corso di miliardi di anni.

Le stelle utilizzate nelle osservazioni, le cosiddette supernove di tipo 1a, hanno una proprietà notevole: si possono rintracciare certi schemi nell'intensità dell'energia da loro emessa durante l'esplosione. Grazie a questo comportamento prevedibile, i gruppi citati hanno potuto calcolare le distanze delle stelle confrontando la luminosità osservata con un valore noto. In altre parole, gli astronomi hanno una sorta di roulette con la quale possono “raggiungere” stelle distanti miliardi di anni luce da noi, cioè quelle esplose molto tempo fa.

Un oggetto astronomico di cui si conosce la luminosità assoluta è chiamato candela standard. Quando guidiamo un'auto di notte e guardiamo i lampioni lungo la strada, possiamo stimare la distanza da un particolare lampione a seconda che ci sembri luminoso o fioco. Supponendo, ovviamente, che producano tutti la stessa potenza. Se accadesse che un lampo luminoso colpisse i tuoi occhi durante una passeggiata notturna, molto probabilmente decideresti che la sua fonte era vicino a te. E riguardo alla luce appena visibile, pensi involontariamente che sia da qualche parte lontano. In breve, spesso giudichiamo la distanza in base alla luminosità apparente di una sorgente luminosa. Allo stesso modo, gli astronomi, avendo scambiato qualche oggetto, ad esempio una supernova di tipo 1a, per una candela standard, hanno a disposizione forse l'unico strumento per misurare grandi distanze.

Il gruppo di ricerca di Perlmutger, che ha realizzato il progetto SCP (Supernova Cosmology), è direttamente legato alla fisica delle particelle. Partiamo dal fatto che questo programma, come la ricerca sulla radiazione cosmica di fondo sul satellite COBE, che ha portato il premio Nobel a George Smoot, continua la tradizione del Laboratorio Lawrence. Una visione così ampia delle cose è completamente nello spirito del capo di Red Lab, che ha cercato connessioni ovunque e ha cercato di applicare i metodi di un campo della scienza a un altro. Inoltre, uno degli iniziatori del progetto SCP, Gerson Goldhaber, fu ampiamente riconosciuto al Cavendish Laboratory durante il periodo di Rutherford e Chadwick, e poi prestò servizio per molti anni come direttore del Brookhaven National Laboratory. Possiamo dire che la cosmologia e la fisica delle particelle - le scienze del più grande e del più piccolo - sono da tempo correlate.

Quando è iniziato il programma SCP, i suoi partecipanti speravano che, prendendo le supernovae come candele standard, se ne sarebbero convinti rallentando Universo. La forza di gravità, sembrerebbe, per sua stessa natura tende a ritardare la ritirata di qualsiasi sistema di corpi massicci che si allontanano gli uni dagli altri. In poche parole, ciò che viene lanciato cade, o almeno rallenta. I cosmologi prevedevano quindi tre possibili percorsi dell'evoluzione cosmica. A seconda del rapporto tra la densità media e quella critica dell’Universo, o rallenta abbastanza rapidamente, e l’espansione è sostituita dalla compressione, oppure non rallenta molto, e non viene raggiunto il punto di arresto, oppure, se le due cose a parità di densità, rimane in uno stato limite e si espande anche per un tempo infinitamente lungo.

Tutti e tre gli scenari iniziano con un normale Big Bang. Se l'Universo è sufficientemente denso, rallenta gradualmente e infine, dopo miliardi di anni, l'espansione lascia il posto alla compressione. Tutto ciò che esiste alla fine viene macinato nel Grande Tritacarne. Se la densità è inferiore a un valore critico, l'espansione dell'Universo continua, rallentando, indefinitamente: il cosmo supera la distanza con la forza, come un corridore esausto. Anche se l’espansione delle galassie diventa sempre più lenta, non avranno mai il coraggio di correre l’una verso l’altra. Questa alternativa è talvolta chiamata Big Moan. Terza possibilità: la densità media è esattamente uguale alla densità critica. In questo caso l'Universo sta rallentando e, proprio così, sta per iniziare a restringersi, ma questo non accade. Lei, come un funambolo esperto, mantiene facilmente l'equilibrio.

Perlmutter e il suo staff si aspettavano di vedere una di queste tre opzioni. Tuttavia, le osservazioni delle supernova contraddicevano i modelli conosciuti. Dai grafici velocità/distanza risulta che l’espansione non sta affatto rallentando. Inoltre, accelera. Era come se qualcosa avesse fatto sì che la gravità confondesse il pedale del freno con l'acceleratore. Ma nessuna delle sostanze conosciute poteva essere sospettata in queste macchinazioni. Il teorico Michael Turner dell'Università di Chicago ha soprannominato l'insolita componente energia oscura.

Sebbene l’energia oscura non sia meno misteriosa della materia oscura, le sue proprietà hanno poco in comune. La materia oscura produce la stessa forza gravitazionale della materia ordinaria, ma l’energia oscura agisce come una sorta di “antigravità”, facendo volare via i corpi con accelerazione. Se la materia oscura fosse ad una festa, presenterebbe gli ospiti tra loro e li coinvolgerebbe nel divertimento generale. L'energia oscura, al contrario, ama lavorare nelle forze speciali, reprimendo le rivolte di strada. In effetti, se il cosmo fosse troppo ricco di energia oscura, l'Universo prenderebbe un percorso fatidico che terminerebbe con il Big Rip: verrebbe semplicemente ridotto in mille pezzi.

In connessione con l'energia oscura, i fisici parlano di riportare la costante cosmologica alla relatività generale, che Einstein una volta abbandonò. Sebbene il termine che descrive l’antigravità (termine lambda) risolva il problema con poco sforzo, sarebbe carino giustificarlo da un punto di vista fisico. I fisici sono molto riluttanti ad aggiungere nuovi termini a teorie coerenti a meno che non vi siano alcuni prerequisiti fondamentali per farlo. In altre parole, la costante cosmologica dovrebbe trovare posto nella teoria dei campi. Tuttavia, le moderne teorie del campo forniscono una quantità inimmaginabile di energia del vuoto. Per ricavarne un valore realistico è necessario ridurlo quasi a zero (cioè quasi, non esattamente). L’accelerazione cosmica scoperta e misurata sperimentalmente ha posto un complesso enigma agli scienziati.

Inoltre, se l’energia oscura rimane costante nel tempo e nello spazio, la sua influenza non diminuisce mai. Man mano che la gravità cede il passo all’energia oscura nel tempo, l’Universo si sta avvicinando sempre più al Big Rip. Prima di accettare una fine così triste, la maggior parte dei teorici preferisce riflettere e trovare qualcosa di meglio.

Il teorico di Princeton Paul Steinhardt, così come Robert Caldwell e Rahul Dave, hanno proposto un modo originale per modellare l’energia oscura. Hanno introdotto un nuovo tipo di materia chiamata quintessenza. La quintessenza è una sostanza ipotetica che, invece di raggruppare i corpi (come la materia ordinaria, che funge da fonte di gravità), li allontana (come il possente Sansone delle colonne del tempio filisteo). Il termine per questa sostanza è tratto dalla filosofia antica, in cui la quintessenza ("quinta essenza") continuava la serie dei quattro elementi di Empedocle. La differenza tra la costante cosmologica e la quintessenza è questa: mentre la prima è radicata nel punto, la seconda è come la plastilina malleabile: può cambiare da luogo a luogo e da epoca a epoca.

Le osservazioni della radiazione cosmica di fondo a microonde dal satellite WMAP suggeriscono che lo spazio è pieno di una miscela di energia oscura, materia oscura e materia visibile (in quest'ordine). Ma le immagini della sonda tacciono ancora su quali ingredienti vengano utilizzati per realizzare il cocktail double dark.

I fisici sperano che l'LHC contribuisca a sollevare il velo di segretezza sulla natura dell'energia oscura e della materia oscura. Se, ad esempio, la quintessenza venisse scoperta nel più grande collisore, ciò significherebbe una rivoluzione nella cosmologia e cambierebbe radicalmente la nostra comprensione della materia, dell’energia e dell’Universo. Giudicate voi stessi, grazie a questa scoperta sapremmo quale futuro attende tutte le cose.

Le ipotesi non si limitano all’aggiunta di un termine lambda e all’introduzione di una sostanza insolita. Secondo alcuni teorici è giunto il momento di riconsiderare la stessa teoria della gravità. Forse le forze gravitazionali si manifestano diversamente su scale diverse: all'interno dei sistemi planetari si comportano in un modo, ma nella distesa galattica si comportano diversamente? Potrebbe accadere che la teoria generale della relatività di Einstein, che secondo noi sembra corretta, debba essere sostituita da un’altra teoria alle distanze più enormi? Come disse una volta Rubin: “Sembra che finché non sapremo cos’è la gravità, non sapremo cos’è la materia oscura”.87

Le teorie innovative della gravità propongono cambiamenti radicali nel meccanismo e nella portata della sua azione. Alcune delle sue proprietà, sostengono i sostenitori di queste teorie, ricevono una spiegazione naturale se assumiamo che la forza di gravità penetra in dimensioni aggiuntive nascoste, dove è vietato l'accesso ad altre forme di materia ed energia. Quindi il settore oscuro dell'Universo potrebbe essere l'ombra delle sfere superiori.

È interessante notare che singole teorie esotiche di questo tipo, non importa quanto strane possano sembrare, possono essere testate presso l'LHC. La fornace calda delle trasformazioni ad alta energia non solo può dare vita a particelle senza precedenti, ma anche scoprire nuove dimensioni. Chissà quali antichi segreti della natura verranno svelati dalla potenza senza precedenti dell'LHC...

Maria Saprykina

IL MISTERO DELLA MATERIA OSCURA

Materia invisibile, cioè gli astrofisici lo chiamano oscuro e non emettono né assorbono luce e la rilevano dalla gravità che crea. È presente ovunque, dalle scale galattiche ai superammassi di galassie. La sua massa è molto maggiore di quella della materia visibile, ma cosa sia realmente è un mistero. Si tratta probabilmente di particelle elementari non ancora scoperte o di buchi neri di piccola massa e di ipotetici wormhole. Un membro del centro astrospaziale dell'Istituto di Fisica a lui intitolato ne ha parlato nel suo articolo in inglese. P.N. Lebedev RAS (Mosca) e l'Accademia Internazionale che porta il suo nome. Nilsa Bohr (Copenaghen, Danimarca), membro corrispondente della RAS Igor Novikov. La traduzione è stata fatta dal membro corrispondente dell'Accademia russa delle scienze Viktor Abalakin e pubblicata sulla rivista Earth and the Universe.

Quindi, la natura della materia oscura è uno dei principali misteri della cosmologia moderna. La scoperta e la ricerca di questo fenomeno ha una storia piuttosto lunga. Gli esperti si appassionano a questo argomento da 85 anni. Al giorno d'oggi questo problema è il principale in tutta l'astrofisica.

Anche 30 e anche 20 anni fa, gli astronomi credevano che la massa di materia oscura che predomina nell'Universo determinasse la sua dinamica e la curvatura dello spazio tridimensionale. Ma oggi sappiamo molto di più. Osservazione, nell'ambito delle misurazioni della temperatura, dell'anisotropia nella radiazione cosmica di fondo a microonde (che è apparsa subito dopo la nascita dell'Universo e porta importanti informazioni sulla sua evoluzione), dati sul grado di distribuzione dell'elio e di altri elementi leggeri e sulla formazione dell'Universo struttura dell'Universo indicano: la materia ordinaria (particelle elementari barioniche - barioniche (pesanti) con una massa non inferiore a quella dei protoni partecipano a tutte le interazioni fondamentali)) è responsabile di circa il 4% del contenuto materiale del cosmo. Si scopre che le stelle, i pianeti, il gas, la polvere e noi stessi ne siamo fatti, e il restante 96% è il settore “oscuro” con circa il 23% di materia oscura e circa il 73% di energia oscura. È noto: la materia in questione provoca l'effetto dell'attrazione gravitazionale, proprio come la materia ordinaria, e l'energia oscura, al contrario, provoca la repulsione gravitazionale. Quest'ultimo predomina davvero nell'Universo, anche se gli esperti non sanno ancora nulla della sua natura fisica.

La materia oscura esercita un'influenza gravitazionale sulla propagazione della luce proveniente da sorgenti lontane (la cosiddetta lente gravitazionale). Un'informazione importante arriva anche dall'analisi della radiazione cosmica di fondo a microonde e dal processo di formazione della struttura dell'Universo a partire da piccole disomogeneità iniziali. Ma è proprio la forza gravitazionale della materia oscura che ci interessa, necessaria per la formazione di ammassi di galassie e galassie. La maggior parte dei cosmologi, afferma Novikov, sviluppa l’idea di un tipo di materia oscura chiamata materia fredda. Molti di loro sono convinti: è costituito da particelle formatesi nel primo periodo caldo dell'evoluzione dell'Universo, ma esistenti ancora ai nostri tempi. L'elenco degli elementi che possono essere inclusi in essi è molto ampio: si tratta principalmente di particelle ipotetiche, ad esempio assioni o reliquie supersimmetriche. Ora sono stati avviati esperimenti per cercarli direttamente e indirettamente. Di conseguenza, il rilevamento diretto della materia oscura è del tutto possibile, ma, secondo l'autore dell'articolo, la sua natura fisica rimane un mistero.

Nel frattempo, oltre alle particelle ancora sconosciute alla scienza e di interesse per i fisici, ci sono altri oggetti di cui può essere composta la materia oscura. Alcuni di essi sono sorprendenti di per sé - e, tra l'altro, non meno importanti per lo sviluppo della scienza: si tratta di corpi oscuri relativistici (buchi neri primari e wormhole).

Anche l'ipotesi sull'esistenza dei buchi neri primordiali ha una storia molto lunga. Grazie alla ricerca condotta dagli scienziati nazionali, l'accademico Yakov Zeldovich e Igor Novikov nel 1961, e nel 1971 dal fisico teorico inglese Stephen Hawking, possiamo concludere: nelle prime fasi dell'Universo (circa 13 miliardi di anni fa) c'erano minuscoli buchi neri , le loro masse potrebbero essere inferiori a quelle delle stelle. I calcoli mostrano che quelli la cui massa iniziale era inferiore a un miliardo di tonnellate ora hanno perso completamente energia a causa della radiazione quantistica; quelli più pesanti sono sopravvissuti fino ad oggi.

La domanda principale è se possono essere rilevati con mezzi astronomici se esistono davvero nell'Universo? Per trovare piccoli buchi neri è necessario conoscere l’emissione dei loro quanti duri. L'osservazione di questi ultimi contribuirebbe in modo significativo all'identificazione dei buchi neri primordiali, ma ad oggi non ne è stato scoperto nessuno. È stato stabilito solo quanto segue: il numero di buchi neri con una massa di circa un miliardo di tonnellate non supera i mille per anno luce cubico. Se ce ne fossero di più, sarebbe possibile calcolare la loro radiazione totale. La radiazione quantistica proveniente dai buchi neri primordiali massicci è insignificante, quindi possono essere inclusi nel numero di oggetti inclusi nella materia oscura. Nel 1994, gli astrofisici russi Pavel Ivanov, Pavel Naselsky e Igor Novikov, che lavoravano presso il Centro danese per l'astrofisica teorica, hanno sottolineato questa prospettiva. Allo stesso tempo, è apparso un messaggio secondo cui è stato scoperto il microlensing delle stelle nella Grande Nube di Magellano da parte di massicci oggetti compatti dell'alone della nostra Galassia. Tra le altre, è stata avanzata la seguente idea: i buchi neri potrebbero essere tali oggetti. La nuova scoperta aggiunge ulteriore prova alla teoria secondo cui la materia oscura fredda è costituita da buchi neri primordiali.

Tuttavia, sottolinea l'autore dell'articolo, non dovremmo dimenticare i wormhole primari. Secondo la teoria generale della relatività, questo è uno spazio fortemente curvo a forma di tunnel che collega due ingressi ad esso. La materia o la radiazione che cade in uno dei fori viene dispersa in tutto il volume del tunnel e, di conseguenza, esce dall'altro foro. O viceversa. Secondo un'ipotesi, queste tane primarie molto probabilmente esistevano all'inizio dell'espansione dell'Universo. E potrebbero continuare a farlo in futuro. Nota: l'evaporazione quantistica (la cosiddetta evaporazione di Hawking) non influisce su tali oggetti, quindi essi persistono per periodi di tempo cosmologici se non sono soggetti ad altre instabilità. Sulla base di ciò non si può escludere che una parte della materia oscura fredda sia costituita anche da wormhole.

Quindi, conclude Novikov, gli oggetti oscuri - buchi oscuri primordiali e wormhole - possono risolvere il mistero della materia oscura. Ma il successo (o l'insuccesso) dei concetti proposti diventerà chiaro solo quando i risultati delle osservazioni sullo studio della materia oscura fredda diventeranno noti utilizzando, prima di tutto, l'Osservatorio spaziale Planck, lanciato il 14 maggio 2009 nell'ambito di l'Agenzia spaziale europea Horizon -2000 e prende il nome dall'eccezionale fisico tedesco Max Planck (1858-1947).

Novikov I. Oggetti oscuri e materia oscura. - Rivista “Terra e Universo”, 2009, n. 5

Illustrazioni della redazione della rivista “Terra e Universo”

Materiale preparato da Maria SAPRYKINA

“La scienza in Russia”, n. 1, 2010