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marco sistemazione TeX
Linea 1: Linea 1:
 +====== A1.11 Il problema della massa oscura. ======
  
 +<WRAP justify> ​
 +Si è indicato come la stima della densità ​ attuale
 +dell'​Universo sia un parametro cruciale per modellare l'​evoluzione
 +cosmologica dell'​Universo medesimo e, in particolare,​ per
 +stabilire se esso è aperto o chiuso. E' infatti di per sè
 +evidente che, fissato il campo di velocità della [[wp.it>​legge di Hubble]], al crescere della densità cresce il campo gravitazionale
 +che contrasta l'​espansione,​ e dalla stima di tale densità
 +discende quindi il valutare se l'​Universo superi o meno la
 +velocità di fuga.
 +
 +Più in generale, ricordiamo che dall'​assunzione che l'​Universo
 +sia su grande scala omogeneo e isotropo si ricava per l'​espansione
 +l'​[[wp.it>​Equazioni_di_Friedmann|equazione di Friedmann]]
 +
 +<​m>​H^2 = ({{R}over{.}}/​R)^2 = {8 pi G rho_m}/3 - {kc^2}/R^2 + {{Lambda c^2} /​3}</​m>​
 +
 +dove $R= R(t)$ è il fattore di scala, <​m>​H={{R}over{.}}/​R</​m>​ misura la
 +velocità di espansione ​ (H<​sub>​0</​sub>,​ costante di Hubble, rappresenta
 +l'​espansione al tempo presente), ​ <​m>​rho_m</​m>​ densità di massa, k
 +parametro di curvatura e <​m>​Lambda</​m>​ la [[wp.it>​costante cosmologica]] di
 +Einstein, che rappresenta una densità di energia del vuoto.
 +
 +Esprimendo le densità di materia ed energia attraverso i
 +parametri al tempo presente
 +
 +<​m>​Omega_M =  {8 G  rho_M}/​{{3H_0}^2}</​m> ​
 +
 +<​m>​Omega_ Lambda ​ = Lambda c^2 / 3{H_0}^2</​m> ​
 +
 +
 +l'​equazione di Friedmann fornisce
 +
 +<​m>​kc^2 / {R_0}^2 ​ = {H_0}^2 (Omega_M + Omega_Lambda -1)</​m>​
 +
 +e per avere un Universo piatto e con metrica euclidea, come
 +rivelato ad esempio dal satellite [[wp.it>​WMAP]],​ si richiede k=0 e quindi
 +
 +<​m>​Omega_M + Omega_Lambda = 1</m>
 +
 +Una stima della densità di materia normale ([[wp.it>​barioni]]) si ottiene
 +dalla stima della densità di galassie unita a valutazioni della
 +massa delle medesime. Con tale procedura si giunge ad una
 +densità dell'​attuale Universo dell'​ordine di 10<​sup>​-31</​sup>​
 +gr/​cm<​sup>​3</​sup>,​ cioè inferiore di circa un fattore 100 della
 +densità critica necessaria per chiudere l'​Universo. Se  ne
 +dovrebbe concludere che l'​Universo è aperto, destinato ad una
 +indefinita espansione. E' stato peraltro fatto notare che la
 +procedura testè descritta conduce ad una stima della massa
 +contenuta in oggetti emettenti luce, e che non si può escludere
 +la presenza di [[wp.it>​Materia_oscura|massa oscura]], ​ dalla quale non proviene
 +radiazione elettromagnetica. Massa che potrebbe essere contenuta
 +in oggetti oscuri (stelle di bassissima luminosità od oggetti
 +planetari) ma anche in particelle elementari massive e scarsamente
 +interagenti diffuse nell'​Universo (//Weakly Interacting Massive Particle//, o [[wp.it>​Wimp_(fisica)|WIMP]]).
 +</​WRAP>​
 +{{:​c01:​figura_1_26.jpg?​600}}
 +
 +
 +//**Figura 1.26** Curva di rotazione della 
 +[[http://​www.castfvg.it/​galassie/​ngc4000/​ngc3198.htm|galassia NGC3198]]. ​
 +In funzione della distanza R dal centro della galassia è riportata la
 +velocità di rotazione osservata per stelle e nubi di gas. Il
 +tratto orizzontale indica, orientativamente,​ le dimensioni
 +dell'​immagine ottica della galassia.// ​
 +
 +<WRAP justify>
 +Esistono infatti molteplici evidenze per l'​esistenza di un tale
 +ulteriore ​ contributo. La stabilità del disco della nostra
 +Galassie richiede ad esempio molta più massa di quella visibile.
 +Un'​altra evidenza sperimentale per l'​esistenza ​ di massa oscura
 +è fornita dalla curva di rotazione delle galassie spirali. ​ Se
 +la massa delle galassie è collegata sostanzialmente
 +all'​osservato corpo luminoso, ci si attende che allontanandosi da
 +questo gli oggetti che vi ruotano attorno (stelle e/o gas)
 +mostrino velocità ​ decrescenti,​ come atteso da moti kepleriani.
 +L'​osservazione mostra che ciò non è vero, e la velocità di
 +rotazione si mantiene pressochè costante sino a grandi distanze
 +dal corpo centrale della galassia ed all'​esterno della stesa
 +immagine ottica della galassia (fig. 1.26). Se si vuole
 +conservare la legge di  gravità di Newton, ciò implica che
 +nella Galassia e attorno ad essa esista una distribuzione di massa
 +non accessibile all'​osservazione diretta. ​ Altre evidenze per la
 +presenza di massa oscura si ottengono dalla dinamica degli ammassi
 +di galassie.
 +
 +Si è  così stimato ​ che in alcuni casi la massa oscura sia
 +almeno quattro volte quella osservata, un valore rilevante ma
 +ancora troppo piccolo per rendere piatto l'​Universo. In tale
 +contesto molte indagini sono state dedicate al tentativo di
 +determinare se e quanta di tale massa oscura potesse essere sotto
 +forma di barioni. Tali ad esempio gli esperimenti [[wp.it>​Macho_(fisica)|MACHO]] ed EROS
 +volti a rivelare gli effetti di [[wp.it>​lente gravitazionale]] prodotti da
 +corpi oscuri di piccola massa transitanti davanti a stelle
 +normali. Il progresso delle indagini sulla radiazione di fondo
 +cosmico, e in particolare i risultati del già citato satellite
 +[[wp.it>​WMAP]],​ sembrano ormai aver risolto tale problema, mostrando che la
 +materia oscura è essenzialmente non barionica, ma che l'​Universo
 +è piatto solo grazie al sostanziale contributo di una per molti
 +versi ancora misteriosa [[wp.it>​Energia_oscura|energia del vuoto]] (o //energia oscura//).
 +</​WRAP>​
 +\\
 +<fbl>
 +\\
 +----
 +~~DISQUS~~
 +\\
 +====== Percorsi bibliografici ======
 +
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c01/a11.txt · Ultima modifica: 24/11/2017 17:39 da marco