Quando osserviamo il cielo con un telescopio, l’Universo appare come un tripudio di oggetti spettacolari: galassie a miliardi, ciascuna popolata da centinaia di miliardi di stelle, spesso con un enorme buco nero al centro e interi sistemi planetari in orbita. A prima vista, sembrerebbe naturale pensare che tutta \u2014 o quasi \u2014 la materia dell’universo sia concentrata proprio l\u00ec, in questi colossi cosmici. E invece no. Secondo la teoria del Big Bang, solo circa il 5% del contenuto totale dell’Universo \u00e8 costituito da materia ordinaria, quella fatta di atomi composti da protoni, neutroni ed elettroni, quella cio\u00e8 che vediamo o possiamo vedere. Ma qui nasce un enigma che ha impegnato gli astronomi per decenni: le stelle e le galassie visibili ne contengono solo una piccola frazione. Dove si nasconde il resto? La risposta pi\u00f9 plausibile, frutto di anni di studi, conduce lontano dagli oggetti luminosi, nello spazio oscuro che separa le galassie. Uno spazio che, sebbene venga spesso definito \u00abvuoto\u00bb, vuoto non \u00e8 affatto. Atomi ed elettroni sono sparsi in una gigantesca struttura filamentosa che attraversa il cosmo: la cosiddetta \u00abrete cosmica\u00bb. \u00abNel corso della mia carriera di astronomo ho studiato proprio questa rete, e so bene quanto sia difficile individuare e misurare una materia cos\u00ec rarefatta. Eppure, un nuovo studio pubblicato in questi mesi \u00e8 riuscito finalmente a completare il censimento della materia ordinaria nell’Universo, grazie a un metodo di osservazione innovativo\u00bb, spiega Chris Impey, professore di astronomia presso l’Universit\u00e0 dell’Arizona. Il punto di partenza pi\u00f9 ovvio per cercare la materia ordinaria sono le stelle. La gravit\u00e0 le raccoglie in galassie e le galassie possono essere contate nell’Universo osservabile: si stima che siano diverse centinaia di miliardi. Ogni galassia contiene a sua volta centinaia di miliardi di stelle, anche se molte vagano isolate, al di fuori delle strutture galattiche. Nel complesso, gli astronomi stimano che nell’Universo esistano circa 10\u00b2\u00b3 stelle \u2014 centinaia di volte pi\u00f9 dei granelli di sabbia su tutte le spiagge della Terra \u2014 e circa 10\u2078\u00b2 atomi. Numeri impressionanti, ma comunque insufficienti. Calcoli accurati mostrano che le stelle racchiudono appena lo 0,5% della materia dell’universo. Il resto della materia ordinaria \u2014 non materia oscura o energia oscura \u2014 deve quindi trovarsi altrove. Inoltre, solo lo 0,03% della materia \u00e8 costituito da elementi pi\u00f9 pesanti di idrogeno ed elio, come il carbonio e gli altri elementi fondamentali per la vita. \u00abIl principale deposito mancante \u00e8 il mezzo intergalattico, lo spazio che separa una galassia dall’altra\u00bb, continua Impey. Qui la densit\u00e0 \u00e8 estremamente bassa: in media un atomo per metro cubo, meno di un miliardesimo di miliardesimo della densit\u00e0 dell’aria terrestre. Ma dato che l’universo osservabile si estende per 92 miliardi di anni luce, anche una densit\u00e0 cos\u00ec minima corrisponde a una quantit\u00e0 enorme di materia. Questo gas \u00e8 per\u00f2 molto caldo \u2014 raggiunge temperature di milioni di gradi \u2014 e per questo emette soprattutto raggi X. Osservarlo \u00e8 difficile: i telescopi a raggi X sono meno sensibili e pi\u00f9 piccoli rispetto a quelli ottici, rendendo il censimento incompleto. La svolta \u00e8 arrivata grazie ai lampi radio veloci (Fast Radio Bursts, FRB): brevi ma potentissime esplosioni di onde radio che, in appena un millisecondo, possono emettere l’energia che il Sole produce in tre giorni. Scoperti nel 2007, oggi sappiamo che provengono da galassie lontane e sono probabilmente generati da magnetar, stelle di neutroni ultracompatte con campi magnetici incredibilmente intensi. Quando un lampo radio attraversa lo spazio intergalattico, interagisce con gli elettroni presenti nel gas caldo. Le onde radio a lunghezza maggiore vengono rallentate pi\u00f9 di quelle pi\u00f9 corte, producendo una dispersione del segnale simile a quella di un prisma che scompone la luce in un arcobaleno. Misurando questa dispersione, gli astronomi possono calcolare quanta materia il segnale ha incontrato lungo il suo percorso. In uno studio, un gruppo del Caltech e dell’Harvard Center for Astrophysics ha analizzato 69 lampi radio veloci utilizzando una rete di 110 radiotelescopi in California. Il risultato \u00e8 stato decisivo: il 76% della materia ordinaria dell’universo si trova nello spazio tra le galassie, il 15% risiede negli aloni galattici, le regioni che circondano le galassie e solo il 9% \u00e8 concentrato nelle stelle e nel gas freddo all’interno delle galassie. Questo censimento rappresenta una conferma della teoria del Big Bang, che prevede con precisione la quantit\u00e0 di materia ordinaria prodotta nei primi minuti di vita dell’universo. Oggi vengono osservati migliaia di lampi radio veloci, e le future reti di radiotelescopi potrebbero arrivare a scoprirne 10.000 all’anno. Con campioni cos\u00ec vasti, questi eventi diventeranno strumenti potentissimi per la cosmologia, permettendo non solo di contare gli atomi, ma anche di mappare in tre dimensioni la rete cosmica. Un grande mistero, dunque, \u00e8 stato risolto: ora sappiamo dove si trova quasi tutta la materia ordinaria dell’Universo. La maggior parte del contenuto dell’Universo \u00e8 composta da materia oscura ed energia oscura, entit\u00e0 ancora largamente sconosciute. La materia oscura, in particolare, supera quella ordinaria di oltre cinque volte e si manifesta solo attraverso i suoi effetti gravitazionali, come le lenti gravitazionali che deformano e amplificano la luce delle galassie lontane. Un enigma si \u00e8 chiarito, ma quello pi\u00f9 grande resta aperto. Almeno, per\u00f2, oggi conosciamo molto meglio il destino degli atomi \u00abnormali\u00bb: quelli che compongono le stelle, la Terra e noi stessi.<\/p>\n\n\n\n
Luigi Bignami<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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