Soltanto il 4%?

Chiara ha già una domanda:

Ho letto in un articolo sull'Universo che gli scienziati conoscono oggi soltanto il 4% circa della sua composizione. A me sembra strano. Com'è possibile che dopo tante scoperte siamo ancora così indietro?

Ecco la mia risposta:

In effetti, quel 4% è considerato dagli scienziati contemporanei come un risultato di cui andare orgogliosi. È davvero notevole, infatti, che oltre a conosce molte cose sull'Universo e sulla sua composizione, pensiamo di saperne abbastanza da poter dire che cosa probabilmente ci manca ancora.

Gli oggetti che osserviamo con gli strumenti dell'astronomia (stelle, galassie, nubi di gas o polveri) per quanto ne sappiamo sono costituiti dagli stessi elementi che compongono i nostri corpi e il Sistema Solare. Lo deduciamo dagli spettri che ricaviamo facendo passare la luce che proviene da essi attraverso dispositivi opportuni. Siamo anche in grado di stimare la massa complessiva di questi oggetti e, quindi, di dire "quanto pesa" una galassia o un ammasso di galassie.
Oltre a misure di massa riusciamo fare misure di velocità e di posizione. Sappiamo a quale distanza le une dalle altre si trovano le stelle di una galassia, e con quale velocità ruotano.
Ora, c'è un problema. Se le leggi della fisica sono giuste — e le nostre osservazioni in generale sembrano confermarlo — allora in una galassia non c'è abbastanza massa per tenere legate gravitazionalmente le stelle che le ruotano intorno; o, se preferisci, le stelle ruotano così velocemente, che dovrebbero schizzare via, sfuggendo alla gravità dell'intera galassia.
Per questo motivo, gli scienziati ipotizzano che esista una forma di materia — detta "materia oscura" — che fornirebbe la massa mancante. La materia oscura non dovrebbe essere costituita dalle particelle a noi note, come protoni ed elettroni. Però sappiamo quanta materia oscura dovrebbe essere presente, e come dovrebbe essere distribuita.

La storia non finisce qui, perché c'è un altro problema ancora più raffinato, e un'altra ipotesi, quella della "energia oscura". Ma spero di avere chiarito l'essenziale. E cioè, che noi sappiamo di essere ignoranti, e sappiamo perfino quanto siamo ignoranti, perché abbiamo scoperto già moltissime cose. Perché sappiamo moltissime cose.
La scienza porta necessariamente a nuovi problemi e a nuove domande. E noi ci contiamo, perché è proprio lì il divertimento!

Per la lezione