Un campo come questo si apre a mille considerazioni. Prima di tutto, si scorgono miriadi di galassie ellittiche, “colte” in diversi orientamenti. Sulla sinistra, anche un paio di stelle brillanti, vicine a noi, come simpatiche “intruse” nell’immagine a largo campo.
L’ammasso di galassie Abell S520 visto da Hubble Crediti: ESA/Hubble & NASA, H. Ebeling
Questa preziosa collezione di curiosità astronomiche è l’ammasso di galassie Abell S520 (anche ACO S520), che si trova ad una distanza da noi di circa 2,6 miliardi di anni luce. Veramente ricco: le galassie che ne fanno parte sono quasi trecento.
La stella brillante che si mette in mostra nella parte sinistra della foto è ben dentro la Galassia. Ma dietro, a ben altra distanza, si staglia la maestosa galassia UGC 2885, una galassia a spirale veramente gigante, distante circa 232 milioni di anni luce.
La gigantesca galassia UGC 2885 Crediti: NASA, ESA, B. Holwerda (University of Louisville)
Si estende per circa ottocentomila anni luce, ben altra cosa rispetto alla Via Lattea, già grande, che ha un diametro di circa centomila anni luce. Possiede circa un milione di milioni di stelle, dieci volte la popolazione stellare della Via Lattea.
Ammettiamolo. I buchi neri sono difficili da trovare. Per un astronomo dell’ottocento sarebbero qualcosa di incomprensibile. Ciò che non fa luce è invisibile, inaccessibile. In pratica è come se non esistesse. Non esiste.
Il quadro è cambiato e un nuovo universo si è affacciato alla nostra percezione. Riceviamo segnali dal cosmo che vanno ormai ben oltre il flusso di fotoni nella banda del visibile. Siamo entrati da tempo nella astronomia multimessaggio, che ci parla di un cielo molto più complesso ed anche emozionante di quanto si pensava un tempo.
Un’immagine artistica di un buco nero. Crediti: XMM-Newton, ESA, NASA
I buchi neri sono comunque difficili da trovare, perché possiedono una gravità così forte che nemmeno la luce può sfuggire, è come intrappolata. Che la luce e la gravità abbiano qualcosa a che vedere – in pratica, che la materia piega lo spazio – è un’altra cosa inconcepibile per il nostro astronomo ottocentesco.
In un certo senso c’è tutto. Tutto il nostro mondo fisico. Il modello di mondo che conosciamo, che riteniamo il più valido. A volte capita che mi chiedano, in occasioni pubbliche, come mai ci riteniamo contenti dei nostri modelli, quando sappiamo a malapena di cosa è fatto il 5% del contenuto di massa ed energia del cosmo.
Risposta facile. Siamo contentissimi, non contenti. Per la prima volta nella storia dell’umanità, ed esattamente in questi anni, abbiamo tra le mani una mappa scientifica del (nostro) Universo. Mai accaduto prima. Mappe come queste si sono sempre fatte, certo: ma erano basate sul mito e non sulla scienza. Il mito è fondamentale, riempiva un vuoto e inseriva la vita dell’uomo in un contesto di senso. E in fondo era un modello anch’esso, sia pur difficilmente falsificabile.
Più c’è materia “normale” più appare addensata la materia oscura, tanto che diviene ogni tanto lecito dubitare che quest’ultima possa esistere di per sé, e magari distribuirsi nello spazio in un modo tutto suo.
La galassia “diffusa” NGC 1052-DF2 Crediti: NASA, ESA, and P. van Dokkum (Yale University)
Per questo che galassie come NGC 1052-DF2 ci fanno un gran piacere. Perché ci aiutano ad uscire dal mondo “comodo” di pensare, e ci inducono a capire che c’è di più, c’è qualcosa che sfida ancora oggi, la nostra immaginazione. C’è un bisogno di comprendere davvero che sfonda ogni facile categorizzazione, che ci induce a cercare ancora.
Nel novembre del 2019, questa immagine di Hubble sconvolse abbastanza gli astronomi. Benché la materia oscura, si ritiene, costituisca circa l’85% della materia globale (non poco, per qualcosa che essenzialmente non si conosce), qui non se ne trova praticamente per niente. E per quanto appaia paradossale dirlo, proprio questo conferma che sia reale. Esatto, proprio il non trovarla (ad alcuni potrebbe ricordare il ben noto “mi si nota di più se…”di morettiana memoria).
Se a volte non si trova, difatti, vuol dire che non segue semplicemente la distribuzione della materia ordinaria, appunto. E questo sfida anche la nostra modalità di comprensione di come si sono formate ed evolute le galassie. Quel che credevamo di sapere, in pratica.
NGC 1052-DF2 è particolare anche per un altro motivo. Che ci puoi guardare dentro (letteralmente). La densità è molto bassa, si chiama per questo galassia ultra diffusa. Insomma, ce ne è abbastanza per spronare gli astronomi a cercare altre galassie tipo questa. Per capire finalmente cosa diavolo possa essere questa materia oscura, e come evolvono le galassie, perché alcune sembrano belle piene di questa elusiva forma di materia, ed altre pare ne possano fare tranquillamente a meno.
Tanti pensieri, come tutti. Alla fine però è il dato empirico che vince, che dice qualcosa di veramente nuovo. Non i pensieri, le teorie, le speculazioni. Di quelle ne abbiamo fin troppe. La scienza è bellissima perché è una opportunità di privilegiare quel che si vede, a quel che si pensa. Un’opportunità per tutti.
Nuove osservazioni fatte con Hubble (in orbita) e con il Very Large Telescope (in Cile), ci mostrano che il mistero è ancora intatto. La materia oscura si comporta diversamente dai nostri modelli più avanzati, ci indica che dobbiamo capire ancora. Qui è la concentrazione a piccola scala che risulta, dai dati, molto più forte rispetto ai nostri modelli.
In questa immagine “artistica” la materia oscura è evocata da aloni blu intorno alle galassie. Crediti: NASA, ESA, G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), P. Natarajan (Yale University), the CLASH team, and M. Kornmesser (ESA/Hubble)
Qualche ingrediente fisico ancora manca o nelle simulazioni o nella nostra comprensione della materia oscura dice Massimo Meneghetti, il coordinatore del lavoro (sì, italiano, e fa piacere, senza alcuna tentazione di sovranismo, ma semplicemente fa piacere: siamo gente capace, quando vogliamo). Rincara la dose Priyamvada Natarajan, nello stesso team. C’è una caratteristica dell’universo reale che non stiamo catturando nei modelli.
Personalmente, quando mi imbatto in queste ammissioni di insufficienza, mi esalto. Sono il segno di una nuova umiltà che gli scienziati più avvertiti stanno finalmente assimilando, segno di questa scienza nuova che ha dismesso ogni supponenza e pretenziosità, per allinearsi in uno sguardo meravigliato e curioso sulle infinite meraviglie del cosmo.
A che ci serve la scienza? A parte a dare il pane a chi ci lavora (come il sottoscritto), forse uno dei suoi maggiori meriti è quello di stimolarci ad uscire dal senso di ovvio, dal pensiero pigro, dalla stazionarietà mentale. Forzandoci a capire che il modo reale è molto più sorprendente di quanto ci immaginiamo.
Giova ricordare che anche nella nostra zona di Universo le meraviglie non mancano. Sappiamo dell’esistenza della materia oscura, ad esempio. E la pensiamo lontana, elusiva. Roba che non ci riguarda. Forse ci sbagliamo, però. Alcune ricerche indicano come il Sistema Solare – proprio a causa sua – potrebbe essere assai più villoso del previsto. La stessa Terra parrebbe essere circondata di sottili filamenti di questa elusiva forma di materia, quasi adornata da una invisibile (invidiabile?) capigliatura.
La Terra forse è graziosamente “chiomata” (Crediti: NASA/JPL-Caltech)
Le simulazioni suggeriscono come la materia oscura potrebbe infatti disporsi, nel cosmo, in forma di maestosi ma invisibili flussi di particelle. Il bello è che, quando uno di questi enormi flussi incontra un pianeta come il nostro, sembra riassestarsi in una miriade di filamenti ultradensi, proprio una sorta di capelli.
Le ricerche sulla materia oscura continuano, su questa misteriosa entità che riempirebbe più di un quarto di tutto quel che c’è. Ma un risultato l’abbiamo già ottenuto. Abbiamo capito, abbiamo dovuto ammettere, che c’è di più di quanto i nostri occhi vedono.
Le scoperte astronomiche si succedono di giorno in giorno, quasi di minuti in minuto ormai. Così che – anche da queste colonne, può ingenerarsi la convinzione che ormai sappiamo tutto, o insomma quasi tutto. Per dire, c’è da mettere a punto i dettagli, e così via.
E invece no, niente. Noi non sappiamo niente. Se questa affermazione vi pare provocatoria, ricordiamo proprio alla scienza. Ricordiamoci quello che il modello cosmologico standard (o Lambda-CDM), che detta in breve è il miglior modello scientifico che abbiamo su come funziona il mondo, l’universo e tutto quanto. Ebbene questo modello ha una predizione diciamo… imbarazzante.
Ci dice esattamente che la parte di universo noto non arriva al 5%. Il resto è materia oscura ed energia oscura, modo elegante per dire che ancora ne sappiamo quasi nulla.
Un modello di distribuzione tridimensionale della materia oscura (Crediti:NASA, ESA and R. Massey (California Institute of Technology)
Tutto quel che conosciamo, le stelle, le galassie, il gatto del vicino, la vicina simpatica e prosperosa (quella del terzo piano, hai presente?) e tutto intero il terzo piano ma la Terra ed anche il resto, è dentro quel risicato 5%. Materia ed energia, come li conosciamo. Ma c’è altro, molto altro.
È in quest’epoca che per la prima volta abbiamo un modello scientifico di universo, e questo modello tiene, per molta parte. E al tempo stesso, abbiamo una dimostrazione della nostra suprema ignoranza.
Tutto sembra fatto apposta. Perché ci si metta umilmente al lavoro. Con l’entusiasmo intatto, dei veri esploratori.
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