La materia oscura fredda dell’universo è circa cinque volte più abbondante della materia ordinaria. Anche se oggi non sappiamo di cosa sia composta, essa possiede, come tutta la massa, un effetto di attrazione gravitazionale che influenza il modo in cui le stelle sono distribuite nelle galassie e fa ruotare (cioè muoversi) gli oggetti celesti molto più velocemente di quanto farebbero non esisteva.
Cosa accadrebbe se sparisse? Senza la materia oscura tutte le grandi galassie perderebbero stelle, in particolare quelle della “periferia”.
Perdere stelle
Se rimuovessimo la materia oscura dalla Via Lattea, tutto ciò che ora si trova alla periferia della galassia, le stelle più lontane dal centro, si separerebbe. E lo farebbero perché stanno ruotando. È come se rimuovessimo il Sole dal sistema solare: i pianeti che normalmente gli ruotano attorno, attratti dalla sua massa, sfuggirebbero. Senza l’attrazione del Sole, continuerebbero a muoversi in linea retta, a seconda del momento angolare in cui si trovano le loro orbite, ma in ogni caso verrebbero sbalzati via.
NGC 1277 è un buon esempio del fatto che una galassia massiccia può esistere senza materia oscura. Anche se non sappiamo veramente cosa sia successo a questa galassia, la cosa interessante è che, poiché non aveva materia oscura, non poteva attrarre materiale dall’esterno, cioè le stelle e il gas della periferia che solitamente si trovano presenti in altre galassie. Ecco perché è un oggetto unico nell’universo, poiché non ne esiste un altro simile.
La scomparsa della materia oscura avrebbe conseguenze sul Sistema Solare?
Al centro di ogni galassia massiccia, la materia ordinaria è più concentrata della materia oscura e il suo effetto gravitazionale è predominante. Ecco perché le stelle e tutti gli oggetti nel centro galattico non verrebbero gravemente colpiti se la materia oscura scomparisse.
La maggior parte delle stelle non scappa dal centro della galassia, rimane lì. Ogni volta che si avvicinano, si muovono più velocemente. Ma non crollano, perché si muovono. Crollare, infatti, è molto difficile.
Il sistema solare e la Terra si trovano nel mezzo della Via Lattea, quindi probabilmente non ci influenzerebbe molto se la materia oscura scomparisse. Dovremmo fare i numeri per esserne sicuri, probabilmente noteremmo qualcosa, ma il Sole è abbastanza vicino al centro della galassia affinché la forza di gravità dominante non sia quella della materia oscura ma quella del resto della materia .
Illustrazione della Via Lattea che mostra i bracci a spirale, il rigonfiamento galattico centrale, la posizione del Sole e varie sorgenti di raggi X NASA/CXC/M.Weiss, CC BY
Perderemmo le galassie nane
La scomparsa della materia oscura nelle galassie di piccola massa, le cosiddette galassie nane, avrebbe un effetto catastrofico.
Le galassie nane sono le più numerose. Queste galassie hanno una percentuale maggiore di materia oscura rispetto alla loro massa totale rispetto alle galassie più massicce. In essi, la massa della materia oscura può essere fino a decine di migliaia di volte maggiore di quella della materia leggera. Pertanto, in questo caso, le conseguenze della perdita di materia oscura sarebbero molto maggiori di quelle della perdita delle stelle all’esterno: le galassie nane si disintegrerebbero completamente.
Non cambia nulla senza Sagittario A*
Non sappiamo come si sia formato il buco nero al centro della nostra galassia, Sagittarius A*. Anche se viene chiamato buco nero, la sua origine non deve necessariamente essere dovuta al collasso della materia oscura.
Il buco nero al centro della nostra galassia agisce in modo molto locale. Non determina in alcun modo l’orbita del Sole e non ha alcun effetto considerevole. Su scala globale, l’attrazione del buco nero è irrilevante. Se lo rimuovessimo dal sistema, probabilmente non accadrebbe nulla di significativo.
L’unione della Via Lattea e Andromeda
Contando i suoi 200 miliardi di stelle, il buco nero supermassiccio e l’alone di materia oscura, la Via Lattea ha una massa di 1,15 trilioni di soli. Ecco perché diciamo che siamo di fronte a una galassia enorme. Anche Andromeda, la nostra galassia vicina più importante, è importante, con una massa circa 1,5 trilioni di volte quella del Sole.
L’attrazione gravitazionale che esercitano l’uno sull’altro fa sì che si avvicinino (contrastando l’effetto dell’espansione dell’universo) e, ad un certo punto, si fonderanno. Inoltre, sono così massicci che, anche se eliminassimo l’alto contenuto di materia oscura, probabilmente finirebbero per fondersi. Naturalmente, lo farebbero in un periodo di tempo molto più lungo di quanto attualmente previsto, data la disponibilità di materia oscura.
All’inizio dell’universo
Immaginiamo per un momento che la materia oscura non sia mai esistita. Questo scenario cambierebbe molto le cose, tanto per cominciare perché le galassie nane potrebbero non essersi mai formate. Togliendo la materia oscura dall’equazione all’inizio dell’universo si verrebbero generate principalmente galassie molto massicce.
La Via Lattea probabilmente si sarebbe formata, ma quasi certamente avrebbe molte meno stelle. E non vedremmo i cosiddetti aloni stellari che risultano dalla cannibalizzazione delle galassie nane da parte di galassie più massicce.
Senza la materia oscura l’universo si disintegrerebbe?
C’è materia oscura ovunque. Anche così, tutta la materia oscura esistente non è in grado di rallentare l’accelerazione dell’espansione dell’universo. La materia oscura svolge solo il ruolo di attirarli maggiormente verso ciò che le è relativamente vicino.
D’altro canto, la materia oscura è in grado di contrastare quello che chiamiamo flusso di Hubble (Flusso di Hubble). Esistono alcune scale in cui, grazie alla presenza di materia oscura, gli oggetti si disaccoppiano dall’espansione e collassano (il caso di Andromeda e della Via Lattea ne è un buon esempio).
Se rimuovessimo tutta la materia oscura in una volta, come accadrebbe con le stelle alla periferia delle galassie massicce, le galassie più esterne degli ammassi di galassie verrebbero espulse. Alcune di queste galassie in fuga verrebbero inglobate nel flusso di Hubble e, quindi, nell’espansione globale dell’universo.
E che dire dell’energia oscura? Con quello che sappiamo oggi, anche nell’ipotetico scenario in cui la materia oscura scomparisse, l’energia oscura non produrrebbe un effetto così radicale da forzare la totale disintegrazione dell’universo.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su La Conversazione.
