Alternative Cosmologiche alla Materia Oscura

L’attuale modello cosmologico standard prevede la presenza di una importante componente di materia oscura fredda - circa il 23% della densità di energia complessiva (contro il circa 5% di materia barionica ordinaria) - al fine di spiegare una quantità considerevole di osservazioni, dalla struttura dei picchi acustici nel fondo cosmico di microonde, alle curve di rotazione delle galassie, passando per numerose quantità legate alla struttura su grande scala, quali lo spettro di potenza delle galassie, le oscillazioni acustiche dei barioni e gli effetti di lensing gravitazionale. Nonostante l’eccellente successo del modello standard con materia oscura - un singolo parametro permette di spiegare una quantità elevatissima di osservazioni, su scale che variano dalle dimensioni tipiche di una galassia all’orizzonte cosmologico - vari problemi restano aperti. Il più importante di tali problemi consiste, ovviamente, nell’assenza di una effettiva osservazione, diretta o indiretta, di particelle di materia oscura, o della loro produzione diretta agli acceleratori, nonostante gli sforzi sperimentali in tale direzione siano elevati e si siano protratti per oltre due decadi. Altre problematiche sorgono nello studio accurato della dinamica galattica, che rivela vari attriti tra osservazioni, simulazioni e predizioni del paradigma basato sulla materia oscura fredda. Varie alternative a tale paradigma sono pertanto possibili e attivamente esplorate. Molte prevedono l’esistenza di materia oscura con proprietà diverse dalla materia oscura fredda standard (ad esempio, warm dark matter e selfinteracting dark matter). Un’alternativa più drastica è la formulazione di modelli senza alcuna componente di materia oscura. Lo scopo di questa tesi è di prendere in considerazione e analizzare i più noti di tali modelli, ponendo particolare enfasi sulla revisione dell’evidenza osservativa, alternativamente a favore o in contrasto con il paradigma standard o con le ipotesi alternative.