La materia oscura costituisce circa l’85% della materia dell’Universo, eppure non sappiamo ancora di che cosa sia fatta. La sua presenza viene dedotta soprattutto dagli effetti gravitazionali esercitati su stelle, galassie e grandi strutture cosmiche. Il modello più semplice presume che le sue particelle interagiscano principalmente attraverso la gravità. Ma se esistesse anche una forza nascosta, capace di agire soltanto nel settore oscuro? Un recente studio teorico ha esplorato questa possibilità arrivando a una conclusione controintuitiva: un’ulteriore attrazione tra particelle di materia oscura non farebbe necessariamente crescere più rapidamente le strutture dell’Universo.
L’ipotesi di una quinta forza oscura
Conosciamo quattro interazioni fondamentali: gravità, elettromagnetismo, forza nucleare forte e forza nucleare debole. Da decenni i fisici cercano eventuali interazioni aggiuntive, genericamente indicate come “quinta forza”. Nel caso della materia oscura, questa nuova forza potrebbe essere ancora più difficile da individuare perché agirebbe prevalentemente, o addirittura esclusivamente, tra particelle invisibili. Alcuni modelli prevedono che venga trasmessa da un campo o da una particella estremamente leggera, modificando il comportamento della materia oscura su distanze cosmologiche.
L’effetto che sembrava più ovvio
Se questa forza oscura fosse attrattiva, la previsione intuitiva sembrerebbe semplice. Due particelle di materia oscura sentirebbero sia l’attrazione gravitazionale sia quella aggiuntiva e dovrebbero quindi aggregarsi più rapidamente. Poiché la materia oscura costituisce l’impalcatura gravitazionale sulla quale si formano galassie e ammassi, ci aspetteremmo una crescita accelerata delle strutture cosmiche. È proprio questa supposizione che la nuova analisi mette in discussione. Quando si considera l’evoluzione dell’intero Universo, infatti, compare un secondo effetto capace di cambiare il risultato.
Più attrazione, ma anche più espansione
Secondo i ricercatori, l’interazione aggiuntiva modifica non soltanto il modo in cui la materia oscura si aggrega, ma anche l’espansione cosmica. In molti degli scenari studiati, l’effetto sull’espansione finisce per contrastare quello dell’attrazione supplementare. Il risultato sorprendente è che, nonostante le particelle si attirino più intensamente, la crescita complessiva delle strutture può risultare più lenta, non più veloce. È un esempio di quanto l’intuizione newtoniana possa diventare ingannevole quando viene applicata all’evoluzione dell’Universo nel suo insieme.
Perché questa ipotesi interessa i cosmologi
Una nuova interazione nel settore oscuro potrebbe essere utile per indagare alcune discrepanze tra differenti misurazioni cosmologiche. Il modello cosmologico standard, chiamato Lambda-CDM, descrive con enorme successo l’Universo, ma non risponde a tutte le domande sulla natura della materia e dell’energia oscura. Modificare leggermente il comportamento della materia oscura potrebbe lasciare tracce nella distribuzione delle galassie, nell’espansione cosmica e nella formazione delle strutture. Ciò non significa che una quinta forza sia necessaria, ma rende l’ipotesi verificabile attraverso osservazioni sempre più precise.
Finora non abbiamo trovato questa forza
È fondamentale distinguere una possibilità teorica da una scoperta sperimentale. Le osservazioni attuali non dimostrano l’esistenza di una quinta forza della materia oscura. Un’analisi pubblicata su Nature Communications, che ha confrontato il movimento della materia con i potenziali gravitazionali su scale cosmologiche, ha trovato risultati compatibili con il comportamento previsto dalla gravità standard. Nello scenario analizzato, una quinta forza positiva costante è stata limitata a una frazione relativamente piccola dell’interazione gravitazionale.
Le galassie possono diventare laboratori cosmici
Per cercare questi effetti gli astronomi possono osservare anche le galassie satelliti. Se stelle e materia oscura rispondessero diversamente a una forza aggiuntiva, nel corso di miliardi di anni potrebbero comparire distorsioni o separazioni tra la componente visibile e l’alone oscuro. Uno studio del 2026 sulla galassia nana Fornax ha simulato proprio questo scenario, mostrando che una quinta forza sufficientemente intensa produrrebbe conseguenze incompatibili con alcune caratteristiche osservate della galassia. Anche l’assenza di anomalie diventa quindi uno strumento per restringere lo spazio delle teorie possibili.
La prossima generazione di osservazioni potrebbe trovarla
La materia oscura potrebbe dunque essere meno “solitaria” di quanto previsto dal modello più semplice, ma per ora la sua eventuale forza segreta rimane un’ipotesi. Il dato più interessante della nuova ricerca è aver dimostrato che persino le conseguenze di questa forza potrebbero essere diverse dalle aspettative: maggiore attrazione microscopica non significa necessariamente crescita cosmica più rapida. Le future osservazioni di progetti come il Vera C. Rubin Observatory e DESI potranno imporre vincoli molto più severi a eventuali deviazioni dalla gravità standard. Se una forza oscura esiste davvero, potrebbe nascondersi proprio nelle piccole anomalie della gigantesca struttura dell’Universo.