Materia oscura fredda
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La Materia Oscura Fredda (nota come CDM – Cold Dark Matter) deriva da un raffinamento della teoria del big bang che prevede che la maggior parte della materia nell'Universo non è rilevabile tramite radiazione elettromagnetica ed è quindi "oscura" e le particelle che compongono questa materia siano lente e quindi "fredde". Molti cosmologi supportano della teoria della CDM per descrivere come l'Universo sia passato da un’omogeneità dello stadio iniziale, all'attuale distribuzione con ammassi e superammassi di galassie come descritto dalla Struttura a grande scala dell'Universo.
Nella CDM la struttura cresce gerarchicamente con piccoli oggetti che collassano per primi accumulandosi progressivamente per comporre via via oggetti sempre più massicci. Nel paradigma della materia oscura calda, molto sostenuta nei primi anni Ottanta, la struttura non si formava gerarchicamente, ma piuttosto dalla frammentazione di superammassi, formatisi per primi, e succesivamente spezzati in strutture più piccole come la nostra galassia, la Via Lattea. Le osservazioni astronomiche su larga scala non concordarono poi con le previsioni della teoria, mentre le previsioni della CDM sono generalmente aderenti alle osservazioni fatte.
Ci sono però due importanti discrepanze che potrebbero far cadere la validità del paradigma della CDM:
- il problema della cuspide degli aloni galattici è che le previsioni della CDM porterebbero a una curva di rotazione degli aloni galattici molto più "a picco" rispetto a quella osservata
- il problema delle galassie nane mancanti deriva dal fatto che la CDM prevede la formazione di molte galassie nane della dimensione di un millesimo della Via Lattea. Queste galassie non sono state ancora osservate.
Entrambi questi problemi presentano diverse soluzioni proposte, alcune più promettenti di altre. Rimane incerto il fatto che questi problemi siano o meno risolvibili; il fatto che potrebbero quindi rappresentare una crisi della teoria o semplicemente un ostacolo sorpassabile è argomento di discussione nella comunità scientifica.
La CDM non prevede esattamente quali siano le particelle che formano la materia oscura fredda, e una grande debolezza della teoria sta nel fatto che non descrive affatto quale sia la materia oscura. Le candidate sono due tipologie di particelle chiamate umoristicamente:
- WIMPs – o Weak Interactive Massive Particles (particelle massicce a debole interazione) che sono particelle che non interagiscono con la materia circostante ma che hanno una massa considerevole. Attualmente non si conoscono particelle che rispondono ai requisiti e lo studio delle WIMPs richiede l’uso degli acceleratori particellari.
- MACHOs – o Massive Compact Halo Objects (oggetti massicci e compatti dell’alone galattico) che sono oggetti condensati come i buchi neri, stelle di neutroni, nane bianche, oppure stelle molto deboli o oggetti non luminosi come pianeti. La ricerca di questi consiste nel valutare l’effetto di lente gravitazionale che questi oggetti producono sulle galassie di sfondo.
