La materia oscura , una componente dell'universo la cui presenza si discerne dalla sua attrazione gravitazionale piuttosto che dalla sua luminosità.
La materia oscura costituisce il 30,1% della composizione materia-energiadell'universo; il resto è energia oscura (69,4 per cento) e materia visibile "ordinaria" (0,5 per cento).

 

Originariamente conosciuta come la "massa mancante", l'esistenza della materia oscura fu dedotta per la prima volta dall'astronomo svizzero americano Fritz Zwicky,che nel 1933 scoprì che la massa di tutte le stelle nell'ammasso di galassie della Chiona forniva solo circa l'1% della massa necessaria per impedire alle galassie di sfuggire all'attrazione gravitazionale dell'ammasso.
La realtà di questa massa mancante rimase in discussione per decenni, fino al 1970 quando gli astronomi americani Vera Rubin e W. Kent Ford confermarono la sua esistenza osservando un fenomeno simile: la massa delle stelle visibili all'interno di una galassia tipica è solo circa il 10% di quella necessaria per mantenere quelle stelle in orbita attorno al centro della galassia.
In generale, la velocità con cui le stelle orbitano attorno al centro della loro galassia è indipendente dalla loro separazione dal centro; infatti, la velocità orbitale è costante o aumenta leggermente con la distanza piuttosto che scendere come previsto.
Per tenere conto di ciò, la massa della galassia all'interno dell'orbita delle stelle deve aumentare linearmente con la distanza delle stelle dal centro della galassia.
Tuttavia, nessuna luce è vista da questa massa interiore, da cui il nome "materia oscura".

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astronomia: Materia oscura

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Dalla conferma dell'esistenza della materia oscura, una preponderanza di materia oscura nelle galassie e negli ammassi di galassie è stata individuata attraverso il fenomeno della lente gravitazionale–la materia che agisce come una lente piegando lo spazio e distorcendo il passaggio della luce di fondo.
La presenza di questa materia mancante nei centri delle galassie e negli ammassi di galassie è stata dedotta anche dal moto e dal calore del gas che dà origine ai raggi Xosservati.
Ad esempio, il Chandra X-ray Observatory ha osservato nell'ammasso Bullet, che consiste di due ammassi di galassie che si fondono, che il gas caldo (materia visibile ordinaria) è rallentato dall'effetto di trascinamento di un ammasso che passa attraverso l'altro. La massa degli ammassi, tuttavia, non è influenzata, indicando che la maggior parte della massa è costituita da materia oscura.

 

 

La materia è il 30,6% della composizione materia-energia dell'universo. Solo lo 0,5% è nella massa delle stelle e lo 0,03% di quella materia è sotto forma di elementi più pesanti dell'idrogeno.
 Il resto è materia oscura.
Sono state trovate due varietà di materia oscura.
La prima varietà è circa il 4,5% dell'universo ed è costituita dai barioni familiari (cioè protoni,neutroni e nuclei atomici),che costituiscono anche le stelle luminose e le galassie. Si prevede che la maggior parte di questa materia oscura barionica esista sotto forma di gas all'dentro e tra le galassie.
Questa componente barionica, o ordinaria, della materia oscura è stata determinata misurando l'abbondanza di elementi più pesanti dell'idrogeno che sono stati creati nei primi minuti dopo il big bang avvenuto 13,8 miliardi di anni fa.

La materia oscura che comprende l'altro 26,1% della materia dell'universo è in una forma sconosciuta e non barionica.
La velocità con cui le galassie e le grandi strutture composte da galassie si sono coalizzati dallefluttuazioni di densità nell'universo primordiale indica che la materia oscura non barionica è relativamente "fredda" o "non relativivanti", il che significa che le spine dorsali delle galassie e degli ammassi di galassie sono fatte di particelle pesanti e lente.
L'assenza di luce da queste particelle indica anche che sono elettromagneticamente neutre. Queste proprietà danno origine al nome comune delle particelle, particelle massicce debolmente interagenti (WIMP).
La natura precisa di queste particelle non è attualmente nota e non sono previste dal modello standard della fisica delle particelle.
Tuttavia, una serie di possibili estensioni del modello standard come le teorie supersimmetriche predicono ipotetiche particelle elementari come assioni o neutralini che potrebbero essere le WIMP non rilevate.

Sono in corso sforzi straordinari per rilevare e misurare le proprietà di queste WIMP invisibili, sia assistendo al loro impatto in un rivelatore di laboratorio o osservando i loro annientamenti dopo che si sono scontrati tra loro.
C'è anche una certa aspettativa che la loro presenza e massa possano essere dedotte da esperimenti su nuovi acceleratori di particelle come il Large Hadron Collider.

In alternativa alla materia oscura, sono state proposte modifiche alla gravità per spiegare l'apparente presenza di "materia mancante".
Queste modifiche suggeriscono che la forza attrattiva esercitata dalla materia ordinaria può essere potenziata in condizioni che si verificano solo su scale galattiche.
Tuttavia, la maggior parte delle proposte sono insoddisfacenti per motivi teorici in quanto forniscono poche o nessuna spiegazione per la modifica della gravità.
Queste teorie non sono nemmeno in grado di spiegare le osservazioni della materia oscura fisicamente separata dalla materia ordinaria nell'ammasso Bullet.
Questa separazione dimostra che la materia oscura è una realtà fisica ed è distinguibile dalla materia ordinaria.