Materia oscura ed energia oscura in cosmologia

MATERIA OSCURA ENERGIA OSCURA

Tesi di laurea triennale in Fisica, Il problema della materia oscura e dell'energia oscura in cosmologia. Introduzione - La Cosmologia scientifica si occupa della formulazione di modelli di sistemi dinamici,termodinamici e quantistici che possano descrivere l’origine e l’evoluzione dell’Universo.

La Cosmologia moderna nacque nel 1917 come applicazione della Relatività Generale, le cui equazioni sono in grado, in linea di principio, di fornire soluzioni che descrivono
la geometria, l’evoluzione e il contenuto di materia dell’Universo. Un Modello Cosmologico deve essere testato dalle osservazioni, e sono proprio le recenti osservazioni, ottenute dai satelliti COBE e WMAP, per la Radiazione Cosmica di Fondo(CMBR) ,e quelle relative alle Supernovae di tipo Ia, ad aver messo in crisi il Modello Cosmologico Standard, evidenziandone alcuni problemi.

La struttura della materia: riassunto

ENERGIA OSCURA UNIVERSO

Il Modello Cosmologico Standard sembra ben adattarsi all’Universo nel suo complesso. Nell’ambito di questo modello, come suggerito da varie evidenze
sperimentali,l’Universo viene assunto omogeneo ed isotropo ed è formalmente descritto in termini di una metrica di Friedmann-Robertson-Walker (FRW); la sua evoluzione è poi determinata dalle equazioni di Einstein e dal suo contenuto in energia (materia e radiazione). I problemi, tuttora irrisolti, del Modello Cosmologico Standard che saranno trattati in seguito, sono dovuti essenzialmente alla massa mancante, e all’espansione accelerata dell’Universo.
Questi due problemi trovano una soluzione in molti modelli differenti che attendono conferme osservative. Il primo dei due problemi nasce dalle osservazioni delle curve di rotazione delle galassie a spirale,e trova conferma in altre problematiche quali abbondanza delle sottostrutture e dei cosiddetti “cuspy core”, che mostrerebbero la presenza di una componente di materia non osservata, denominata materia oscura, che trova una spiegazione nei modelli cosidetti CDM (Cold Dark Matter), HDM (Hot Dark Matter), MOND(MOdified Newtonian Dynamics).

Materia: definizione, stati e composizione

ENERGIA OSCURA COS'E'

Il secondo problema nasce dalla misura, tramite le osservazioni di Supernovae Ia, del parametro di decelerazione, che risulta, invece, essere di accelerazione, e ciò conduce alla seguente considerazione: cosa fa accelerare l’Universo? La risposta fornita a tale domanda varia a seconda del modello scelto per spiegare tale ingrediente accelerante, denominato energia oscura. I modelli di energia oscura presi in considerazione sono essenzialmente CDM, Quintessenza e Campi Scalari.