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Materia oscura - MOND: partita finita?

Curve di velocità delle stellePer le galassie a spirale già si sapeva: la velocità di rotazione delle stelle non diminuisce in maniera "galileiana" o meglio "newtoniana" allontanandosi dal centro galattico: anziché andare più piano, le stelle periferiche corrono tanto quanto quelle più interne e se non vengono disperse nello spazio è perché da una certa distanza in poi alla materia stellare tende a sostituirsi la materia oscura, invisibile ma gravitazionalmente in grado di tenere incollate le stelle più periferiche e di spiegarne la velocità elevata. 

Per le galassie ellittiche non era mai stato fatto un discorso simile: la forma e la dispersione stellare senza un disco definito hanno reso più difficoltoso il compito, ma alla fine le osservazioni ci hanno detto che anche nelle galassie ellittiche il funzionamento è, stranamente, lo stesso. Sembra quindi che anche all'interno di queste galassie esista una distribuzione di materia oscura in grado di far da collante per le zone più periferiche, distribuzione che si fa più consistente laddove cessa di essere dominante l'apporto gravitazionale delle stelle visibili. 

Ma è proprio così? Dovranno essere affinati i modelli previsionali che attualmente non spiegano questo comportamento, ma d'altra parte esiste una teoria che nega l'esistenza della materia oscura e che sostiene, invece, che la Legge di Newton perda colpi sulle grandi distanze, non diminuendo più in base al quadrato della distanza ma in un modo più lineare. Risultato? Questa teoria che modifica la legge di Newton, chiamata MOND, per ora si adatta meglio alle velocità osservate. Ma non ditelo troppo in giro.

Una galassia a spirale e la simulazione operataTra la materia oscura e la MOND, spunta un altro tavolo sul quale poggiare la spiegazione della curva di rotazione galattica, che evidenzia un moto delle stelle più periferiche troppo veloce rispetto a quanto non dovrebbe essere in base alla materia visibile. 
Tramite simulazioni al computer e teorie, un team di scienziati ha riprodotto il collasso gravitazionale di una nube ellissoidale di particelle, somministrando una lieve velocità di rotazione iniziale. Da questo input è derivato un oggetto molto simile alle galassie a spirale con braccia il cui equilibrio, instabile, dipende da dinamiche esterne. I bracci hanno velocità circolari e velocità radiali e derivano proprio dalla combinazione di questi due moti.

Teorie della gravità modificataLa MOND, come capostipite delle teorie alternative alla Gravitazione Universale e a quella Einsteniana, sembra crollare di fronte ai dati relativi al moto di duecento galassie nell'universo vicino. I dati si sposano perfettamente con la distribuzione di materia oscura mentre se si tenta di giustificarli con una legge gravitazionale alternativa si va incontro a continui aggiustamenti di uno dei parametri, il che contraddice senza dubbio l'idea di una legge che possa essere universale. 

La MOND è stata data per morta in seguito alle osservazioni della galassia nana NGC1052-DF2, il cui moto interno è risultato troppo lento rispetto a quanto predetto dalla teoria che vuol essere alternativa alla Legge di Newton, ma uno studio del 2018 tenta la rianimazione facendo presente la sottovalutazione di un fattore ambientale nei calcoli portati avanti. L'ambiente gravitazionale esterno alla galassia nana potrebbe infatti influenzare il moto della stessa: se la galassia nana è posta nei pressi di una galassia gigante, in poche parole, allora il moto interno deve essere correttamente più lento e questo sposa di nuovo le osservazioni
L'autore dello studio, il Prof. Pavel Kroupa della University of Bonn, non ha mancato neanche di rimproverare alcune riviste scientifiche rinomate per aver dichiarato morta una teoria senza i dovuti approfondimenti. La Legge di Newton sembrerebbe quindi funzionare per ambienti ristretti come il nostro Sistema Solare o in presenza, comunque, di una forza gravitazionale non banale, come quella presente nei pressi di una galassia gigante. Nel caso di gravità debole, invece, la MOND sembra trovarsi ancora a proprio agio a distanza di 35 anni dalla sua elaboarazione.


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