Materia Oscura ed Energia Oscura: Cosa Compone il 95% dell'Universo

Secondo la NASA, l'universo è costituito da tre ingredienti: materia visibile normale al 5%, materia oscura al 27% e energia oscura al 68%. L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) colloca la quota combinata di materia oscura ed energia oscura al 95% dell'universo, con la materia ordinaria – gli atomi che compongono stelle, pianeti e tutto ciò che è misurabile con la luce – che riempie il resto.

Cos'è la materia oscura?

Secondo la NASA, la materia oscura è una forma di materia che ha massa e gravità ma non emette, assorbe o riflette la luce. Poiché non può essere vista direttamente, gli scienziati deducono la sua presenza dagli effetti gravitazionali sulla materia visibile. La NASA la descrive come la sostanza che impedisce alle galassie di disintegrarsi.

L'idea risale al 1933, quando l'astronomo svizzero Fritz Zwicky scoprì che le galassie nell'Ammasso della Chioma si muovevano troppo velocemente per essere tenute insieme dalla loro sola massa visibile, secondo il resoconto della NASA. Negli anni '70, l'astronoma Vera Rubin rafforzò il caso mostrando che le stelle ai bordi esterni delle galassie a spirale orbitano a velocità che la gravità della materia visibile non può spiegare.

L'ESA nota che la massa mancante e invisibile di una tipica galassia è circa dieci volte più grande della massa delle stelle che gli astronomi possono effettivamente osservare in essa. Uno dei pezzi di prove più chiari è il Bullet Cluster, dove la NASA dice che le osservazioni del 2006 hanno mostrato che la distribuzione della massa rilevata attraverso la lente gravitazionale – la piegatura della luce dalla gravità – non si allineava con il gas caldo visibile nei raggi X, indicando una componente di massa invisibile.

Cos'è l'energia oscura?

L'energia oscura è il termine della NASA per una misteriosa pressione che sembra accelerare l'espansione dell'universo, spingendo le galassie l'una lontano dall'altra a un tasso crescente. L'ESA dice che l'espansione accelerata è stata una scoperta sorprendente negli anni '90, e la sua causa rimane sconosciuta: potrebbe essere una proprietà costante dello spazio vuoto, una forza che cambia nel tempo, o un segno che le attuali teorie della gravità hanno bisogno di revisione.

L'ESA cita stime della sua missione Planck che mostrano l'energia oscura che contribuisce circa il 68% al contenuto di materia-energia totale dell'universo – una cifra coerente con il quadro più ampio della NASA di circa il 68% di energia oscura, il 27% di materia oscura e il 5% di materia ordinaria.

Perché questo viene studiato adesso

Ad aprile 2026, il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ha annunciato di aver completato il suo sondaggio di cinque anni originariamente pianificato in anticipo, mappando più di 47 milioni di galassie e quasar – oltre il suo obiettivo originale di 34 milioni – più 20 milioni di stelle della Via Lattea, producendo quella che la collaborazione ha chiamato la più grande mappa 3D ad alta risoluzione dell'universo realizzata fino ad oggi, secondo l'annuncio di DESI.

L'analisi dei primi tre anni di dati di DESI ha trovato indizi che l'energia oscura potrebbe non essere una costante cosmologica fissa ma potrebbe invece cambiare di intensità nel tempo cosmico, ha detto la collaborazione. I risultati completi sull'energia oscura dal set di dati completo di cinque anni di DESI sono attesi nel 2027, e il sondaggio continuerà a osservare fino al 2028, espandendo la sua copertura del cielo di circa il 20%.

Dal lato della materia oscura, gli scienziati dell'esperimento LUX-ZEPLIN (LZ) – un rilevatore di xenon liquido gestito da circa 250 ricercatori di 38 istituti presso il Sanford Underground Research Facility nel South Dakota – hanno segnalato una singola interazione di particelle inspiegata rilevata il 16 giugno 2023, presentata nel 2026 alla conferenza TeV Particle Astrophysics in Giappone, secondo quanto riportato da Al Jazeera.

I ricercatori coinvolti, incluso Rick Gaitskell, hanno detto che il team non vuole andare oltre i dati e deve ancora escludere il rumore di fondo prima di trattare il segnale come un rilevamento genuino di materia oscura, secondo lo stesso rapporto.

Come gli scienziati pianificano di restringerlo

Il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA è progettato per sondare l'energia oscura utilizzando tre metodi: il tracciamento di schemi chiamati oscillazioni acustiche di barioni rimasti dall'universo primordiale, l'osservazione di migliaia di supernove di tipo Ia nella storia cosmica e la misurazione della lente gravitazionale debole per mappare come la materia – inclusa la materia oscura – è distribuita, secondo la descrizione della missione della NASA.

La missione Euclid dell'ESA persegue un obiettivo parallelo: mappare la distribuzione delle galassie negli ultimi 10 miliardi di anni su più di un terzo del cielo, con l'obiettivo di misurare il tasso di espansione dell'universo con una precisione migliore del 10% e testare la relatività generale di Einstein entro il 2% di precisione, secondo l'ESA.