Come spiega la NASA sul suo sito web, l’oscurità nella materia oscura deriva dal fatto che “non è nella forma di stelle e pianeti che vediamo.”
Nel tardo XIX secolo, gli astronomi notarono regioni oscure in ammassi di stelle altrimenti densi. Nel 1904, nel tentativo di affrontare il problema, Lord Kelvin trovò che la massa stimata della Galassia della Via Lattea era inferiore alla sua massa osservabile, e attribuì la differenza alle stelle che erano i cosiddetti “corpi oscuri”. Rispondendo a Kelvin nel 1906, il fisico francese Henri Poincaré sostenne che non esisteva una speciale “matière obscure”, tradotto come (e il primo uso conosciuto di) materia oscura, ma piuttosto stelle non rilevate che non emettono luce. Il termine materia oscura era in uso tra gli scienziati come termine inglese dal 1922.
Con il progredire dell’astronomia e dell’astrofisica nel corso del XX secolo, le incongruenze sul modo in cui si supponeva funzionasse l’universo cominciarono a sommarsi. Per esempio, le stelle nelle regioni esterne delle galassie a spirale si muovevano più velocemente di quanto avrebbero dovuto, il che suggeriva che queste galassie avevano molta più massa di quanto gli scienziati avessero previsto. Gli astronomi Vera Rubin e Kent Ford, lavorando su questo problema, suggerirono che questo potrebbe essere spiegato dalla materia oscura. Nel corso degli anni ’80 e ’90, l’esistenza della materia oscura, a volte caratterizzata come fredda e lenta, è stata gradualmente accettata da molti scienziati man mano che altri elementi di prova hanno cominciato ad accumularsi.
Ma la storia della materia oscura è tutt’altro che finita. Gli scienziati non sanno esattamente in cosa consista, nemmeno se esista davvero nella forma che il termine implica, e come definirla in primo luogo, rendendola uno dei principali problemi irrisolti della fisica. Si sa, però, che la materia oscura non è costituita da buchi neri grandi come galassie, perché saremmo in grado di rilevare la luce dalla lente gravitazionale (piegatura della luce da una fonte più lontana), e che non è antimateria, perché l’antimateria fa piccole esplosioni al contatto con la materia. Né è fatta di nuvole scure di materia normale, chiamata materia barionica, perché questa assorbirebbe la radiazione e potrebbe essere rilevata.
Alcune teorie suggeriscono un legame tra la materia oscura e i buchi neri più piccoli, corpi densi come le stelle nane brune, dimensioni extra o mondi paralleli. Altri suggeriscono che è solo un tipo di particella a interazione debole che non possiamo ancora rilevare, mentre altri ancora hanno proposto una nuova teoria della gravità per rendere conto dei problemi che la materia oscura suggerisce.
Alcuni scienziati stimano che la materia oscura costituisce circa il 27% dell’universo intorno a noi. Anche se non sembra molto, credono anche che il 68% sia energia oscura, una forma sconosciuta di energia (modellata sul nome di materia oscura) che sta facendo espandere l’universo più velocemente di quanto ci aspettiamo. Se questo è vero, significa che solo il 5% circa dell’universo è fatto della materia che intendiamo come “materia”.