La massa di un sistema auto-gravitante come una galassia si può stimare misurando la velocità “tipica” e assumendo che il sistema sia in equilibrio. Nel caso di un disco rotante, come la Via Lattea, la forza centrifuga dovuta alla rotazione deve essere bilanciata dalla forza centripeta dovuta alla gravità. La forza centrifuga dipende dalla velocità di rotazione (che si misura dai nuovi dati delle missione GAIA) e la forza centripeta dipende dalla massa. In questo modo misurando la velocità di rotazione si può stimare la massa.
Nel sistema solare c’è una semplificazione particolare: la massa è in pratica quella del Sole ed è dunque al centro. In questo caso la velocità di rotazione decresce come l’inverso della radice quadrata del raggio. Ad esempio la Terra ruota a circa 30 km/s mentre Giove 13 km/s e Urano 7 km/s ecc.
Nel caso della nostra galassia (e di altre galassie) la situazione è meno semplice poiché la massa non è concentrata al centro. In questo caso si misura la velocità di rotazione in funzione della distanza dal centro della galassia e si vede che non diminuisce con la distanza come nel caso del sistema solare. E’ necessario ipotizzare una certa distribuzione di materia e vedere quale è quella che meglio si avvicina ai dati. L’ipotesi standard è che la galassia (che ricordiamo è un disco piatto che ruota) sia immersa in una distribuzione sferica di materia che non ruota. Questa è la famosa materia oscura cosmologica e le stime sono che, nel caso della nostra galassia, ce ne voglia circa 10 volte quella visibile.
Noi abbiamo fatto una diversa ipotesi. Che una parte della materia che contribuisce al campo di gravità sia distribuita come un parte di quella luminosa, le nubi di idrogeno dove si formano le stelle e che emettono onde radio. Questa materia è dunque in un disco. Abbiamo dunque calcolato se questo modello si accorda con i dati e quanta materia in più serve. Come si vede dalla figura sotto l’accordo è ottimo: nella figura qui sotto sono riportati i dati della curva di rotazione della Via Lattea (vedi qui) mentre la curva continua è il modello DMD che è descritto da un solo parametro libero, la quantità di materia oscura. Questa è solo il doppio di quella visibile al contrario dei modelli standard che ne richiedono dieci volte di più (almeno). L’idea è ora quella di trovare evidenze indipendenti di questa materia oscura nel disco da altre osservazioni…. non facile ma, speriamo, non impossibile….
francesco sylos labini 