lunedì 12 settembre 2011

Ipotesi della materia oscura al centro dei contenitori del cosmo

Nella nostra ipotesi, il raffreddamento della prima fase termica del cosmo produce incommensurabili nubi d'idrogeno, progenitrici degli attuali superammassi. Con queste nubi inizia la seconda fase, quella gravitazionale, che restituisce, a livello locale, una parte dell'energia termica convertita precedentemente in energia potenziale gravitazionale. La restituzione avviene mediante collassi gravitazionali successivi, con frantumazioni di giganteschi oggetti cosmici e la conseguente formazione, nel lungo periodo, di una lunga serie di contenitori di contenitori -che la classificazione in superammassi, ammassi, gruppi locali e galassie di stelle rappresenta, forse, solo parzialmente.

Il secondo punto fondamentale della nostra ipotesi è che ogni contenitore deve avere al suo centro, come conseguenza del collasso gravitazionale, uno spinar, o massa oscura di materia degenerata, della massima densità, chiamata impropriamente "buco nero", attorno al quale ruotano i corpi contenuti, ad esempio le stelle di una galassia, le galassie di un ammasso, ecc. E' in questa forma che avviene la successiva rarefazione dei grandi complessi di materia nel cosmo. Si tratta a questo punto di andare a vedere se esiste qualche prova della esistenza di centri di massa consistente ma invisibili, attorno ai quali ruotino galassie o ammassi di galassie, ecc., e del fatto che questa massa possa essere considerata materia "oscura".

Il già citato Lawrence M. Krauss ("Il mistero della massa mancante" 2000) dice che, studiando l'ammasso di galassie della Chioma di Berenice, F. Zwicky si rese conto che le singole galassie si muovevano a velocità superiori alla velocità di fuga dell'ammasso, calcolata sulla base della materia luminosa. Zwicky "mostrò che si poteva scoprire la materia oscura indirettamente attraverso i suoi effetti gravitazionali, anche se non la si poteva vedere direttamente". E ancora: "Se la materia oscura è la materia dominante nell'Universo, è ragionevole attendersi che la materia visibile si riunisca attorno ai luoghi di maggiore densità della materia piuttosto che altrove. Non se segue, però, che la materia oscura dovrebbe sempre concentrarsi là dove si trova la materia luminosa. Poiché la materia oscura è molto più abbondante di quella luminosa, possono esserci grandi concentrazioni di materia oscura anche là dove non ci sono galassie".

Nella nostra ipotesi, la materia oscura deve essere distante dalle galassie, e anche dagli ammassi e dai superammassi: deve, cioè, costituire il residuo di un collasso gravitazionale che ha proiettato lontano la materia visibile. Inoltre questa materia oscura centrale è uno spinar, un disco appiattito rotante molto rapidamento attorno al suo asse, che esercita anche il massimo di attrazione gravitazionale della materia. Quindi, la lontananza delle galassie da un simile centro del loro ammasso, per fare un solo esempio, è pretesa sia dal presupposto della repulsione originaria che dal presupposto dell'equilibrio del sistema autogravitante costituitosi. E lo stesso discorso vale per le distanze degli ammassi dai centri dei loro superammassi, ecc.

Scrive Krauss: "Solo nel decennio scorso abbiamo cominciato effettivamente a imparare qualcosa sulla struttura dell'Universo a scale tanto grandi. Abbiamo qualche misura provvisoria, ma tutt'altro che conclusiva. Una fra quelle meglio stabilite implica la nostra "caduta" verso il centro del superammasso di galassie più vicine. Questo sistema, detto il superammasso della Vergine, è incentrato sull'ammasso di galassie della Vergine, che si trova a una distanza di 45 milioni di anni luce da noi (ponendo h=3/4). Se misuriamo l'abbondanza delle galassie nella direzione della Vergine fino a questa distanza, confrontandola con quella che si osserva in altre direzioni, troviamo che è press'a poco doppia. Questo fatto suggerisce che dovrebbe esserci un'attrazione gravitazionale netta nella direzione della Vergine, ossia che la nostra galassia dovrebbe cadere verso il centro di questo sistema. Se riusciremo a trovare quanto è veloce il nostro movimento, potremo stimare la massa racchiusa in questa regione".

E ancora: "Un gruppo di sette astronomi, appartenenti a quasi altrettante istituzioni, soprannominati scherzosamente "i sette samurai", sostenne di aver misurato un movimento netto non verso la Vergine bensì verso un altro sistema, di massa forse molto maggiore, situato in un'altra direzione. Questo sistema è diventato noto come il "Grande Attrattore". Se questa teoria troverà conferma, potrebbe far pensare a una grande quantità di materia in questo oggetto lontano. D'altro canto, dati i modelli correnti per la formazione delle galassie che descriverò più avanti, sarebbe estremamente dificile spiegare come abbia potuto accumularsi una concentrazione di massa tanto grande".

Per quei modelli cosmologici che si ostinano a pensare la materia oscura come qualcosa di rarefatto e di massa scarsa o nulla, come i neutrini o altre particelle esotiche, un simile concentrato di materia oscura è un boccone difficile da digerire. Per la nostra ipotesi, invece, calza a pennello: questa massa potrebbe essere il centro oscuro di un gigantesco superammasso per definire quantitativamente la quale occorrerebbe considerarla della massima densità possibile, ossia come materia oscura degenerata.

Ma c'è un altro ostacolo alla comprensione di questa ipotesi. I cosmologi, secondo la collaudata moda delle ipotesi diametralmente opposte, hanno concepito due modelli opposti di formazione dei superammassi-ammassi-galassie. Il primo, da loro preferito, è stato chiamato bottom=up model (modello a salire): punto di partenza protogalassie di massa compresa tra 10.000 e  1.000.000 masse solari; queste piccole protogalassie crescono per aggregazione, diventando galassie normali, che a loro volta, per aggregazione, costituiscono ammassi, ecc.

Il secondo è stato chiamato Top-down model (modello a scendere): punto di partenza dei protosuperammassi, i quali, contraendosi, diventano più densi e collassano, frantumandosi e dando origine a protoammassi, e così via fino alle galassie attuali. Questo modello a scendere, che per noi è l'ipotesi delle successive frantumazioni, è adeguato a un universo in espansione, richiede molta più materia di quella visibile, e perciò è coerente con la legge del dispendio e della eccezione statistica. Che esso richieda una grande quantità di materia oscura è una nozione che si sta affermando in astrofisica.

Il già citato Burns, infatti, scrive: "Il salvataggio del modello a scendere è stato possibile abbandonando l'ipotesi che l'universo sia costituito principalmente di barioni". Occorre un altro tipo di materia. "Una materia di questo genere sarebbe oscura e quindi difficile da osservare direttamente. Esistono validi motivi, ricavati dall'osservazione, per ritenere che in certi sistemi sia presente, in grande abbondanza, qualche genere di materia oscura. Per esempio, certi ammassi di galassie devono essere costituiti da più massa di quanto si possa desumere direttamente dalla quantità di energia luminosa che contengono: fino a decine di migliaia di volte di più, altrimenti non sarebbero in grado di tenere insieme, mediante la sola forza gravitazionale, tutte le galassie componenti".

Questo dato è interessante: se confermato, dovrebbe compensare ampiamente il deficit di omega, confermando l'universo ciclico. Questa massa, che supera la massa degli ammassi di galassie, potrebbe rappresentare il "sole" oscuro del superammasso, attorno al quale ruotano gli ammassi, come i pianeti ruotano attorno al sole lucente del sistema planetario.

Per concludere un'ultima osservazione: la spinta prodotta dal big bang, da sola, potrebbe non essere sufficiente a garantire una espansione continua e uniforme della materia nel cosmo, per migliaia di miliardi di anni. Si può, perciò, ipotizzare che a questa spinta originaria si aggiungano spinte locali prodotte dai collassi gravitazionali di cospicui complessi di materia, quali le grandi nubi di gas idrogeno e i successivi protoammassi, protogalassie, ecc. ecc. In un universo "a scendere" avremmo così ulteriori, casuali, accelerazioni dell'espansione discontinua e difforme della materia in tutte le direzioni, che potrebbero complicare i nostri calcoli; ma questa ipotesi giustificherebbe, tra l'altro, le rare collisioni tra galassie senza dover scomodare l'ipotesi dell'evoluzione "a salire", affermando semplicemente che tali collisioni avvengono ai margini esterni dei contenitori cosmici frantumati per collasso.

* Secondo Stephen S. Mason ("Storia delle scienze della natura", 1971), kant sostituì, alla teoria copernicana del sistema solare limitato dal firmamento delle sole stelle fisse, la teoria ripresa dall'astronomo Thomas Wright di Durham (1711-1786), secondo cui il Sole e le stelle della via Lattea formavano un gigantesco sistema stellare, che ruotava attorno a un centro comune. Kant a sua volta suggerì l'ipotesi che le nebulose fossero vasti sistemi di stelle simili alla via Lattea e che tutti i sistemi stellari contenuti nell'universo ruotassero attorno a un centro comune. L'universo, con Kant, "crebbe" quindi in estensione in una misura grandiosa. Kant avanzò poi un'ipotesi sulla formazione dell'universo, molto simile a quella che oggi è stata chiamata "a salire": all'inizio, il caos di particelle materiali dotate della proprietà di attrazione e repulsione; successivamente, per attrazione, le particelle hanno dato vita ai corpi celesti, mentre, per repulsione, questi corpi hanno assunto un movimento vorticoso, formando così i sistemi solari, i sistemi stellari e infine il vasto sistema dell'universo. L'ipotesi a salire non rappresenta quindi una novità e, nota bene, fu immaginata nell'epoca del meccanicismo newtoniano.

**Per scoprire grandi masse di materia oscura, generate dai grandi collassi gravitazionali, c'è un solo modo: utilizzare le "lenti gravitazionali" osservandole con telescopi spaziali. Osservare simili lenti in luoghi privi di galassie e completamente oscuri, che si comportino come "grandi attrattori", risolverebbe la questione della materia oscura mancante, sbarazzando il campo da tutte le fittizie teorie fondate su particelle esotiche.

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Tratto da "Il caso e la necessità - L'enigma svelato - Secondo Volume Fisica" (1993-2002) Inedito

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