Note sulla materia oscura per un amico scrittore

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Note sulla materia oscura per un amico scrittore

Scrivo queste note per un amico scrittore affascinato dalla materia oscura, che cerca spunti per un suo romanzo. Lo scopo di queste considerazioni non è dunque quello di fornire una descrizione di che cos’è la materia oscura (cosa che oltretutto non sappiamo) né di passare al setaccio tutte le buone ragioni per cui pensiamo che esista e tutte le ipotesi sulla forma che potrebbe avere, giacché neppure il più esperto tra gli scienziati potrebbe fornire risposte che nel giro di qualche anno non rischino di essere superate. Lo scopo di queste note è piuttosto quello di fornire alcune suggestioni, basate il più possibile sui fatti, per stimolare la riflessione e la fantasia.

La materia oscura non ha colori, non ha odori, sfugge al tatto. È più che un fantasma

Cominciamo con una semplice spiegazione. La materia oscura è una ipotetica forma di materia che non interagisce in alcun modo con la materia ordinaria, quella che conosciamo, se non tramite la forza di gravità. Dunque, la materia oscura è invisibile e in grado di attraversarci senza che ce ne rendiamo conto. Non ha colori, non ha odori, sfugge al tatto. È più che un fantasma, perché non si lascia neppure intuire con una sfumatura. Però interagisce con noi tramite la gravità, che – beninteso – è una forza su scala umana debolissima, del tutto trascurabile, ma che si fa sentire su scala planetaria o maggiore. Tant’è che proprio così gli astronomi si sono accorti della sua esistenza, più precisamente dal fatto che la gravità delle stelle che osservavano non era in grado di spiegare il loro movimento all’interno delle galassie: doveva esserci qualcosa di più, di invisibile. E quel qualcosa di più non era marginale: costituiva gran parte delle galassie, ben il 90%. La materia ordinaria, che a noi sembra così abbondante, è solo una piccola parte dell’universo.

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L’ammasso di galassie Abell 1689. All’immagine reale è sovrapposto un alone blue che rappresenta una visualizzazione della materia oscura (dedotta dalle osservazioni) presente nella regione (NASA, ESA, E. Jullo – Jet Propulsion Laboratory, P. Natarajan – Yale University), J.P. Kneib – Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, CNRS, France).

Ecco allora che si può pensare al complesso della materia nel cosmo come a un iceberg, di cui solo la punta costituisce la parte che conosciamo. Il resto è, appunto, materia oscura.

Si sa che la materia oscura si addensa attorno alle galassie, circondandole e compenetrandole come un impalpabile alone. In questo senso – e qui comincia la fantasia ­– trasponendo questa condizione cosmica su scala umana (una forzatura che, in termini scientifici, non sarebbe corretta) possiamo immaginare che ognuno di noi sia circondato da un suo alone di materia oscura. Potremmo pensare questo alone come un’anima che avvolge il corpo. Come l’anima, infatti, anche l’alone “oscuro” sarebbe invisibile. Avrebbe tuttavia un peso, un peso enorme che ciascuno di noi si porterebbe appresso finché dura la propria esistenza di essere materiale… e che non cesserebbe con la vita, ma si disgregherebbe anch’esso con la disgregazione del corpo.

È come un impalpabile alone che avvolge noi e le galassie. Ed è lì da sempre, fin dalle origini

In un tale scenario, non solo ogni persona, ma ogni essere vivente e ogni oggetto sarebbero avvolti da un simile alone. Tutto questo però è una forzatura, perché la materia oscura si distribuisce su una scala molto più ampia di quella umana, quindi il nostro alone di materia oscura sarebbe di fatto indistinguibile da quello di ogni oggetto che ci circonda.

Si pensa, poi, che la materia oscura sia composta da particelle, sulle quali esistono innumerevoli ipotesi. Secondo una particolare teoria detta “supersimmetria”, queste particelle sarebbero una versione speculare di quelle che compongono il nostro mondo e il nostro corpo. Possiamo allora immaginare che il mondo invisibile dell’antimateria sia parallelo e speculare al nostro. E possiamo divertirci a pensare che sia il nostro mondo a determinare il destino dell’altro, portandoselo appresso come una zavorra. O viceversa che noi esseri umani siamo solo burattini guidati da una realtà speculare e parallela molto più “solida” della nostra. Oppure ancora che i due mondi si influenzino a vicenda in modo complesso, senza che l’uno abbia il pieno controllo sull’altro. Volando sempre più in alto con la fantasia, si potrebbe pensare al mondo ultraterreno degli antichi Greci, che immaginavano gli dei dell’Olimpo vivere una propria esistenza, intrecciata a quella degli umani, di cui potevano comunque determinare il destino.

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Il campo gravitazionale di una galassia deforma l’immagine di un’altra galassia, retrostante. Questo fenomeno, detto di “lente gravitazionale” è molto utile per misurare la presenza di materia visibile e oscura (ESA/Hubble & NASA).

La forzatura più grande di questa visione riguarda il fatto che la supersimmetria, se mai è esistita, era tale solo nel momento del Big Bang, quando le condizioni dell’universo erano molto diverse da quelle attuali, e si sarebbe incrinata in seguito (i fisici parlano di “rottura della simmetria”, un processo che certamente è avvenuto per alcuni fenomeni) per cui nel nostro mondo le super-particelle sarebbero instabili e più pesanti delle corrispettive particelle di cui sono lo “specchio”. Ma non è utile andare oltre in questa direzione, in quanto è troppo speculativa.

All’inizio l’universo era più simmetrico di adesso (fino a che punto, non si sa). Noi siamo figli di un'”imperfezione”

Queste divagazioni ci portano comunque a un punto interessante, quello delle origini. Perché la materia oscura, se c’è, deve essersi formata con il Big Bang e deve aver avuto un impatto importante sulla nascita delle prime stelle e delle prime galassie. Dopo il Big Bang, infatti, l’universo era una distesa di gas in espansione, che nel corso di milioni di anni ha cominciato ad addensarsi attorno ad alcune disomogeneità iniziali, dove la densità (e quindi la gravità) era maggiore che nelle aree circostanti. Non sappiamo praticamente nulla sui processi di aggregazione che avvennero in quel tempo remoto; ma possiamo immaginare che la materia oscura, con la sua grande massa, abbia avuto un ruolo importante.

Confronto tra la rotazione di galassie ai giorni nostri (a sinistra) e dieci miliardi di anni fa (a destra). Nella galassia attuale, la materia oscura (in rosso) è più concentrata vicino al centro e ruota più rapidamente. L’effetto, qui enfatizzato, mostra come la presenza e la distribuzione della materia oscura modifichino il movimento delle galassie. (ESO/L. Calçada).

Come trasporre tutto questo in un romanzo? Uno spunto potrebbe essere il tema delle origini, appunto. Ciascuno di noi ha una storia, a volte un fardello, un peso, comunque una radice che lo lega – in modo spesso inconscio – a un momento fondante della sua esistenza. Questo mistero lo avvolge come un alone invisibile, di cui spesso è impossibile liberarsi, spesso è più facile prenderne consapevolezza e conviverci.

Per certi aspetti, la materia oscura può essere pensata come un doppelgänger della materia che ci compone

Dunque, il tema dell’inconscio può costituire un interessante punto di contatto, per uno scrittore, con l’invisibilità della materia oscura. Inoltre, già in passato la letteratura e l’arte hanno sviluppato il concetto di doppelgänger, presente anche nel cinema di David Lynch, che rappresenta un’analogia potenzialmente interessante con la materia oscura.

E volgiamo già al termine, non senza un ultimo volo pindarico che comunque si ricongiunge a considerazioni già fatte. Mi riferisco all’ipotesi che la materia oscura possa non esistere affatto, in quanto le anomalie gravitazionali osservate sarebbero causate da altri fattori. Una possibilità è che la forza di gravità sia diversa da come la conosciamo, ma questo sembra poco plausibile (in quanto in tal caso bisognerebbe riscrivere anche la Relatività Generale di Einstein, che invece accumula sempre più successi) e comunque è una via che non sembra offrire spunti narrativi interessanti. Un’altra possibilità, forse ancor più ipotetica ma in compenso molto più immaginifica, è che siano fondate alcune previsioni basate sulla moderna teoria delle stringhe, o meglio di una sua evoluzione detta teoria delle membrane. Secondo un modello teorico molto speculativo che è stato formulato in passato, il nostro universo si troverebbe sulla membrana di una realtà molto più vasta che si sviluppa oltre le tre dimensioni spaziali. Potrebbero quindi esistere altri mondi, o parti del nostro stesso universo, vicinissimi a noi in una dimensione nascosta, per noi del tutto impercettibile se non attraverso la gravità (l’unica forza in grado di propagarsi oltre la terza dimensione). E allora quello che oggi chiamiamo “materia oscura” altro non sarebbe che il manifestarsi di un altro universo vicino a noi in una dimensione nascosta. Senza addentrarci troppo nella descrizione di qualcosa che non conosciamo, in un paragone letterario questa possibilità non sarebbe poi così dissimile da altre di cui abbiamo già parlato: gli dei dell’Olimpo, l’inconscio, il tema del doppio.

Andrea Parlangeli
Andrea Parlangeli è fisico (PhD) e giornalista, caporedattore del mensile Focus. Appassionato di scienza, tecnologia e innovazione, nel 2019 ha conseguito un Executive MBA presso il MIP/Politecnico di Milano. Ha scritto diversi libri, tra cui Uno spirito puro. Ennio De Giorgi, genio della matematica (Milella 2015, Springer 2019) e Viaggio all’interno di un buco nero (StreetLib, 2019). È stato curatore di La nascita imperfetta delle cose (Rizzoli 2016) di Guido Tonelli, sulla scoperta del Bosone di Higgs, e La musica nascosta dell’universo (Einaudi 2018) di Adalberto Giazotto, sulla scoperta delle onde gravitazionali.

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Le vibrazioni di una ragnatela trasformate in suoni, progetto di sonificazione realizzato al MIT di Cambridge, Usa (Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn, Tomás Saraceno e Markus Buehler).

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