Tre minuti dopo il Big Bang, il neonato universo era costituito per lo più da due gas: idrogeno ed elio. E la sua temperatura era pari ad “appena” un miliardo di gradi. Ma nelle reazioni nucleari iniziali si originò, in quantità molto ridotte, anche il deuterio: un atomo con le stesse proprietà chimiche dell’idrogeno, ma pesante quasi il doppio poiché il suo nucleo contiene oltre a un protone anche un neutrone. Il deuterio, così come l’elio, è quindi un “fossile” del Big Bang, vecchio quasi quanto tutto l’universo. E’ per questo che conoscere la sua densità attuale è essenziale per “rivivere” gli istanti iniziali del nostro universo. Sull’ultimo numero di Nature, l’équipe di Donald Lubowich dell’Hofstra University di Hampstead, New York, pubblica un’importante scoperta: nel centro della nostra galassia la densità del deuterio è centinaia di migliaia di volte più alta del previsto. E ciò potrebbe rivelarsi un test fondamentale per il modello del Big Bang.
Come spiega Francesca Matteucci, professoressa di Fisica stellare all’Università di Trieste: “L’importanza del deuterio in cosmologia non è da sottovalutare, perché permette di fissare dei limiti sulla densità della materia ordinaria – quella di cui siamo fatti e che riusciamo a vedere nelle stelle, la stessa che gli scienziati chiamano materia barionica”. Secondo i fisici, infatti, la materia a nostra disposizione oggi venne determinata dalla densità di deuterio subito dopo il Big Bang.
Continua la Matteucci: “Questo è l’unico strumento che abbiamo a disposizione per spingerci così lontano nella storia dell’universo, addirittura fino ai primi tre minuti”. Ma uno dei principali problemi nel rilevare il deuterio è che questo “fossile gassoso” viene continuamente distrutto all’interno delle stelle. “Il centro della Via Lattea è una zona in cui l’attività stellare è molto intensa. Le tracce di questo gas dovrebbero allora essere praticamente inesistenti. Lubowich e i suoi colleghi hanno mostrato invece che il deuterio c’è, e in grande quantità ”.
Il nodo principale potrebbe essere nelle teorie che permettono di stabilire la densità di deuterio iniziale, partendo da quella misurata oggi. Le stelle, infatti, nella loro attività vitale cambiano la composizione dei gas che le circondano. E’ necessaria allora una teoria che ricostruisca “all’indietro” l’evoluzione chimica della nostra galassia. E, secondo le previsioni teoriche, la quantità di deuterio nel centro dovrebbe essere del tutto trascurabile: poco più di un miliardesimo della densità di idrogeno. I ricercatori americani hanno invece trovato un valore centinaia di migliaia di volte più alto.
Secondo gli autori dell’articolo, la spiegazione più probabile è la presenza di un flusso gassoso che, partendo dalle regioni periferiche della galassia raggiunge il centro: in pratica nuvole “fredde” di idrogeno ad alta velocità “spiraleggiano” verso il cuore della Via Lattea. Secondo Matteucci però la spiegazione sarebbe un’altra: “Nel centro della Via Lattea è presente una striscia di materia, una specie di pala che, mentre la galassia ruota, raccoglie il gas dalle zone più ricche di deuterio, aumentando così la sua concentrazione nel centro galattico”.
Tenendo conto di questi fattori, l’abbondanza di deuterio misurata da Lubowich non contraddirebbe allora i modelli teorici attuali, “e questo lavoro confermerebbe ancora una volta che nella galassia non esistono sorgenti di deuterio”, conclude la Matteucci. In altre parole: è vero che il deuterio si trova dove non dovrebbe essercene. Tuttavia esso non viene creato “in loco”, ma arriva da regioni remote della galassia. Salvato il quadro teorico concettuale, resta però un problema aperto: anche i risultati dell’esperimento statunitense, infatti, confermano che la densità della materia ordinaria è solo il cinque per cento di quella necessaria a spiegare la struttura e la dinamica del nostro universo. E’ necessario insomma introdurre una forma di materia oscura dalla natura ancora misteriosa. E la caccia è aperta.
