Coelum Astronomia 210 - 2017 - Page 56

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Coelum Astronomia

La curva di rotazione delle galassie

Le stelle che formano una galassia, ossia la materia luminosa, orbitano intorno al centro galattico che rappresenta anche il centro di massa di una galassia. Il tempo necessario per compiere un’intera rivoluzione dipende dalla loro distanza dal centro, proprio come accade per i pianeti del Sistema Solare, che compiono un’intera rivoluzione intorno al Sole in un tempo che è via via maggiore, man mano che ci si allontana da esso. Mercurio, il pianeta più vicino, impiega 88 giorni; Nettuno, il più lontano, compie una rivoluzione in 165 anni. Nel caso della nostra Galassia è il Sole a ruotare attorno al centro galattico: posto a circa 25 000 anni luce di distanza dal centro, impiega 230 milioni di anni per descrivere un’orbita completa.

Le orbite delle stelle intorno al centro del sistema, proprio come quelle dei pianeti, sono stabili. La velocità con cui i pianeti si muovono intorno al Sole diminuisce tanto più ci si allontana da esso: i pianeti interni del Sistema Solare, come Mercurio, Venere, Terra e Marte, hanno velocità maggiori; Giove, Saturno, Urano e Nettuno hanno velocità più basse, sulla base della teoria di gravitazione universale sviluppata da Isaac Newton, che descrive la forza di attrazione gravitazionale come dipendente dal prodotto della massa e dall’inverso del quadrato della distanza. Allo stesso modo, ci si aspetterebbe che le stelle della nostra Galassia quanto più sono lontane dal centro galattico tanto più diminuiscano la loro velocità in ragione della loro distanza dal centro galattico (sulla base dell’inverso del quadrato della distanza) e della massa stimata della Galassia (in modo direttamente proporzionale a tale massa).

Quello che si registra da un punto di vista osservativo però non conferma tale aspettativa: la variazione della velocità orbitale delle stelle in funzione della loro distanza dal centro della galassia, quella che viene definita la curva di rotazione delle galassie, ha un andamento meno ripido di quanto ci si possa aspettare. Rubin e il suo collega Ford notarono che le stelle più lontane dal centro galattico orbitano quasi con la stessa velocità delle stelle più vicine al centro. Le stelle lontane dal centro, in altre parole, mantengono una velocità troppo alta se si tiene

Dell’universo attuale conosciamo molto poco: soltanto il 4% è materia così come noi la intendiamo, ossia materia barionica, il resto è costituito da materia oscura e da energia oscura. Ma cosa significa esattamente che solo il 4% di tutta la materia dell’universo è ordinaria? Facciamo l’ipotesi di abitare in una casa di 100 metri quadrati e di essere seduti sul nostro letto matrimoniale di 2 metri per 2 metri: il 4 per cento della superficie della casa corrisponderebbe alle dimensioni del nostro letto. Guardandoci intorno, saremmo in grado di vedere solo il letto. Tutto il resto sarebbe completamente buio. La sensazione che proveremmo sarebbe probabilmente di sgomento, insicurezza, desiderio di muoverci per andare oltre ed esplorare il resto della casa. Questa situazione rappresenta proprio il “nostro stato” nei confronti dell’esplorazione dell’universo. Si tratta di una condizione che è sicuramente migliorata enormemente nel corso degli ultimi anni, essendosi ampliata la nostra conoscenza dell’universo. Però, nonostante gli straordinari progressi compiuti, la situazione di “buio” permane tuttora.

Il fatto è che, prima o poi, dovremo alzarci e andarcene… ma dove? Bagno o cucina? Ancora non ci è dato sapere cosa scopriremo... Ma succederà!

Il concetto di materia oscura