Un team guidato dall’Università di Ginevra ha dimostrato che la componente più misteriosa del nostro Universo obbedisce alle leggi della fisica classica. Ma rimane un dubbio.
La materia ordinaria obbedisce a quattro forze ben note: la gravitazione, l’elettromagnetismo, la forza forte e la forza debole, le ultime due delle quali agiscono su scala atomica. Ma che dire della materia oscura? Invisibile e sfuggente, potrebbe essere soggetta alle stesse leggi o a una quinta forza ancora sconosciuta.
La materia oscura cade nei pozzi gravitazionali allo stesso modo della materia ordinaria. Soddisfa quindi le equazioni di Eulero.
Per svelare questo mistero, un team guidato dall’Università di Ginevra si è chiesto se, sulla scala del cosmo, questa materia "cada" nei pozzi gravitazionali allo stesso modo della materia ordinaria. Sotto l’influenza della gravitazione dei corpi celesti, lo spazio occupato dal nostro Universo si deforma, generando dei "pozzi". La materia ordinaria - in questo caso pianeti, stelle e galassie - cade in questi pozzi secondo leggi fisiche ben note, come la famosa teoria della relatività generale di Einstein o le equazioni di Eulero. Ma che dire della materia oscura?
per rispondere a questa domanda, abbiamo confrontato le velocità con cui le galassie si muovono nell’Universo con la profondità dei pozzi gravitazionali", spiega Camille Bonvin, professore associato presso il Dipartimento di Fisica Teorica della Facoltà di Scienze dell’Università di Ginevra e coautrice dello studio. se la materia oscura non è soggetta a una quinta forza, allora le galassie - che sono costituite principalmente da materia oscura - cadranno nei pozzi come la materia ordinaria, soggetta solo alla gravitazione. Se invece c’è una quinta forza che agisce sulla materia oscura, questa influenzerà il movimento delle galassie, che cadranno nei pozzi in modo diverso. Confrontando la profondità dei pozzi con la velocità delle galassie, possiamo verificare la presenza di tale forza".
Le equazioni di Eulero sono ancora valide
Applicando questo approccio ai dati cosmologici attuali, il team di ricerca è giunto alla conclusione che la materia oscura cade nei pozzi gravitazionali allo stesso modo della materia ordinaria. E che quindi soddisfa le equazioni di Eulero.in questa fase, tuttavia, queste conclusioni non ci permettono di escludere la presenza di una forza sconosciuta. Ma se questa quinta forza esiste, non può essere superiore al 7% della forza di gravitazione, nel qual caso sarebbe apparsa nelle nostre analisi", afferma Nastassia Grimm, prima autrice dello studio ed ex ricercatrice post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica Teorica della Facoltà di Scienze dell’Università di Ginevra, che di recente si è unita all’Istituto di Cosmologia e Gravitazione dell’Università di Portsmouth.
Questi primi risultati segnano un importante passo avanti nella caratterizzazione della misteriosa materia oscura. Il prossimo passo sarà quello di determinare se esiste o meno una quinta forza che la governa. i dati futuri degli esperimenti più recenti, come LSST e DESI, saranno sensibili a una forza piccola come il 2% della gravitazione. Dovrebbero quindi permetterci di imparare ancora di più sul comportamento della materia oscura", conclude Isaac Tutusaus, ricercatore dell’ICE-CSIC e dell’IEEC, professore associato all’IRAP, Observatoire Midi-Pyrénées, Université de Toulouse, e coautore dello studio.
La ricerca è pubblicata su
Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-025-65100-8
