L’ordine imperfetto del cosmo

Una nuova scoperta potrebbe mettere in crisi il Modello Standard dell’Universo... e rendere la materia oscura ancora più oscura

L’ordine imperfetto del cosmo

Lo studio di ciò che accade nelle vicinanze di una galassia distante da noi oltre dieci milioni di anni luce, così grande e luminosa da essere però uno degli obiettivi preferiti anche dell’astronomia amatoriale, rischia di minare alla base ciò che sembrava ormai acquisito nella conoscenza del nostro Universo. Quella, per intenderci, descritta dal Modello Standard cosmologico.

Quest’ultimo prevede, tra le altre cose, che nell’Universo sia presente una percentuale della materia che conosciamo e di cui anche noi siamo fatti (massa barionica) pari a un misero 4,9 per cento; un 26,8 per cento sarebbe invece formato da materia oscura che non si riesce ancora a evidenziare in alcun modo ma che pure sarebbe responsabile del modo altrimenti incomprensibile con cui ruotano le galassie per via della sua influenza gravitazionale; un 68,3 per cento corrisponderebbe invece a energia oscura, responsabile dell’accelerazione che sta  subendo l’espansione dell’universo, anch’essa non coerente con molte teorie che ne descrivono l’evoluzione.

Strani movimenti intorno a Centaurus A

Un paio di giorni fa, il noto periodico 'Science' ha pubblicato un articolo, firmato tra gli altri anche da un giovane ricercatore italiano (“A whirling plane of satellite galaxies around Centaurus A challenges cold dark matter cosmology” – O. Müller, M. S. Pawlowski, H. Jerjen, F. Lelli) che presenta i risultati di uno studio condotto sul moto delle galassie satelliti orbitanti intorno alla galassia NGC 5128, meglio conosciuta come Centaurus A, nella costellazione del Centauro.

Una certa tipologia di modello cosmologico prevede che le galassie si formino all’interno di aloni di materia oscura. Più grande è la galassia e più aloni sarebbero presenti, ciascuno dei quali potrebbe poi ospitare al proprio interno altre galassie satelliti più piccole (galassie nane), distribuite in modo casuale intorno a quella principale e dotate di un moto più o meno caotico. E questo sarebbe un comportamento imputabile proprio alla presenza di materia oscura, come prevede il modello standard.

Bene. Fin qui tutto secondo previsione, dunque. E dove sarebbe il problema, allora?

Quattordici delle sedici galassie nane studiate che si muovono nella periferia di Centaurus A hanno mostrato un comportamento che non si accorda col modello legato alla presenza di materia oscura: lungi dall’essere distribuite in modo più o meno casuale e di muoversi in modo caotico, esse si dispongono su un piano perpendicolare alla galassia (in pratica su una specie di disco con un certo spessore, un po’ come gli anelli di Saturno) e “danzano” in modo assolutamente ordinato e coerente, come se la materia oscura fosse del tutto assente o non producesse alcun effetto!

Un caso o una... necessità?

La nostra galassia, la Via Lattea, fa parte di  un insieme di altre galassie (alcune decine, tra cui anche quella di Andromeda) chiamato Gruppo Locale. Le galassie satelliti sia della nostra che di quella di Andromeda si sapeva già avessero anch’esse un comportamento non allineato alle previsioni. Si pensava però che questo fosse dovuto a un’anomalia legata a una sorta di bassa statistica “locale”. Centaurus A in fondo non aumenterebbe di molto la statistica, certo, ma nel caso che stiamo analizzando si è osservato un comportamento, analogo a quello registrato nelle nostre “vicinanze”, a oltre dieci milioni di anni luce e per ben quattordici delle galassie satelliti, estendendo di fatto il fenomeno oltre il Gruppo Locale. Quanto sarebbe diffusa nell’universo questa anomalia?

Le previsioni del modello standard attribuiscono una probabilità scarsa alla presenza di un fenomeno come quello descritto nel lavoro pubblicato. Risulta difficile pensare che siamo riusciti a “pizzicare”, fra tanti, eventi a così bassa probabilità! C’è qualcosa che non torna con le simulazioni che si basano sul modello standard. Forse il problema potrebbe essere legato alla dinamica di formazione di queste galassie satelliti, oppure...

L’ordine coerente del caos

... prima di proseguire, una piccola riflessione. Siamo in genere sintonizzati mentalmente a considerare “corretti” fenomeni ordinati e coerenti, invece qui abbiamo necessità di giudicare regolari dei comportamenti che dovrebbero all’opposto risultare disordinati e caotici per poter rientrare nella cornice di una teoria che ha il merito e il pregio di inquadrare il problema cosmologico in una logica coerente! Una contraddizione però solo apparente...

Buio pesto per la materia oscura?

... Ora però, torniamo all’“oppure” sospeso di poco fa. Se non è possibile trovare altra giustificazione alla disposizione e al moto anomalo delle galassie nane, potrebbero essere guai per questo modello cosmologico, perché queste irregolarità manderebbero in crisi l’idea stessa della materia oscura (e forse anche dell’energia oscura!). In questo caso, un’altra teoria dovrebbe essere proposta per spiegare questi fenomeni che non sarebbero compatibili con tanta invocata presenza... oscura!

Si riuscirà a risolvere questo mistero, magari senza sconvolgere le fondamenta su cui poggia il modello standard cosmologico e l’idea che ci siamo fatti di come funziona l’universo? Comunque sia, è sempre elettrizzante l’avventura della ricerca, che è poi l’avventura del pensiero umano. Personalmente, troverei però affascinante un’altra teoria, proposta per spiegare in alternativa gli stessi effetti prodotti dalla presenza della materia oscura. Una teoria che si basa sulle cosiddette “dimensioni extra” e che potrebbe chiarire anche il motivo per cui la forza gravitazionale, rispetto alle altre tre forze fondamentali della natura conosciute, quella nucleare, quella elettromagnetica e quella debole (decadimento radioattivo), sia così insignificante.

Le dimensioni extra

Il nostro Universo, in base a questa teoria, si svilupperebbe su una “brana” (il “mondo–brana”) – parola che proviene da (mem)brana – a quattro dimensioni (quelle cui noi siamo abituati, tre spaziali e una temporale), immersa in un ambiente più grande dotato di dimensioni aggiuntive, il “bulk”, una sorta di “iperspazio”.

Tre delle quattro forze fondamentali più sopra elencate sarebbero “agganciate” alla nostra brana e non potrebbero “uscire fuori” per riversarsi nel bulk, entrando di fatto in altre dimensioni, le dimensioni extra... Non la forza gravitazionale che, al contrario, avrebbe la proprietà di potersi propagare anche fuori dalle nostre dimensioni. Questo potrebbe spiegare la  sua debolezza intrinseca rispetto alle altre tre: parte della sua forza si diffonderebbe nel bulk, sottraendo quindi intensità. E in questo bulk, potrebbero esistere e fluttuare altre brane, oltre la nostra, altri universi (il big bang verrebbe addirittura spiegato come conseguenza di un “urto” fra una brana e un’antibrana).

Ora, proiettandosi fuori dalla brana, la forza gravitazionale proveniente da un’altra brana (una brana ombra) vicina potrebbe attraversare lo spazio delle dimensioni aggiuntive e agire sulla nostra brana, nel nostro universo... questo potrebbe spiegare gli stessi effetti dovuti alla presenza della materia oscura... che non riusciamo a trovare perché in realtà noi subiamo solo l’interferenza gravitazionale proveniente da altri mondi, da altri universi. Forse noi stessi ci muoviamo a pochi millimetri di distanza da stelle, pianeti e galassie appartenenti però ad altre dimensioni, a una brana ombra con cui non potremo mai entrare in contatto direttamente, ma che fanno sentire la loro presenza attraverso una debole forza gravitazionale aggiuntiva.

Molti forse non ne sono a conoscenza, ma la teoria delle dimensioni extra è presa tanto sul serio che uno degli esperimenti di LHC, il collisore del CERN, dovrebbe essere dedicato alla loro ricerca, per scoprire se esistono realmente.

Se così fosse, se un giorno davvero si dovesse provare sperimentalmente che esistono dimensioni extra, l’umanità sarebbe testimone di una delle più grandi scoperte scientifiche di tutti i tempi.



Se avete correzioni, suggerimenti o commenti scrivete a dir@agi.it