Svatko od nas je barem jednom čuo za "tamnu materiju", ali nisu svi u stanju ispravno objasniti o čemu se radi. Možda neće biti potrebe za tim objašnjenjima, jer najnovije istraživanje dovodi u pitanje postojanje "tamne materije" kao takve.
GALAKTIČKA ANOMALIJA
Hipoteza „tamne materije“pojavila se u pokušaju razumijevanja prirode anomalije koju su primijetili astronomi.
Godine 1922. Nizozemac Jacobus Kaptein, proučavajući kretanje zvijezda, došao je do zaključka da je značajan dio materije u Galaksiji nevidljiv - u njegovu djelu vjerojatno je najprije korišten izraz "Mračna materija". Deset godina kasnije hipotezu je podržao radio astronom Jan Oort, ali je raširena godinu dana kasnije, kada je švicarski astrofizičar Fritz Zwicky izračunao radijalne brzine osam galaksija smještenih na rubu klastera Kome (sazviježđe Coma) i usporedio dobivene podatke sa sličnim, ali izračunatim sa koristeći prividnu svjetlinu grozda. Otkrio je da za održavanje stabilnosti ukupna masa grozda mora biti četiri stotine puta veća od mase njegovih zvijezda. Na temelju toga, Zwicky je sugerirao da u klasteru postoji snažna opskrba materije koja nam ostaje nevidljiva,ali ima najjači gravitacijski učinak na galaksije. Zwicky je pogriješio u proračunima redoslijedom veličine, ali pažljivija mjerenja su potvrđena: masa klastera Coma, ako se izračuna na dva različita načina, ne postiže značajnu konvergenciju u rezultatu!
No prije generaliziranja trebalo je dokazati da je takav učinak rasprostranjen u predvidivom prostoru. Godine 1939. američki astronom Hores Babok, proučavajući najbližu galaksiju M 31 (maglu Andromeda), ustanovio je da se brzina rotacije zvijezda oko njenog središta ne smanjuje, kako predviđaju nebeske mehanike, obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti, već ostaje gotovo stalna. To znači da galaksija po cijeloj svojoj dužini sadrži značajnu masu nevidljive materije. Babok, međutim, anomaliju nije povezao s nerazumljivom „tamnom materijom“, već je sugerirao da se u vanjskom dijelu M31 odvijaju neki procesi koji mijenjaju njegovu dinamiku.
TAMNJI ZAMJER
Promotivni video:
Astronomi su se vratili hipotezi o "tamnoj materiji" 1960-ih, kada su se pojavili novi precizni instrumenti za proučavanje Svemira. I 1975. godine, Vera Rubin i Kent Ford razgovarali su na konferenciji Američkog astronomskog društva, koji su rekli da su uspjeli dobiti pouzdane podatke koji ukazuju na značajno neusklađivanje između teorije raspodjele mase u galaksijama i promatrane stvarnosti. Znanstvenici su upotrijebili najmoderniji spektrograf, koji je omogućio utvrđivanje brzine rotacije grana spiralnih galaksija čak i "gledano s ruba. I otkrili su da se velika većina zvijezda u galaksijama kreće po svojim orbitama jednakom kutnom brzinom, što potvrđuje nevjerojatnu pretpostavku: gustoća mase u galaksijama je ravnomjerno raspoređena. Nakon još tri godine, opažanja su neovisno potvrđena.a 1980. astronomska zajednica napokon je priznala valjanost zaključaka. U isto vrijeme, Rubin je utvrdio da bi teorija bila dosljedna praksi, galaksije moraju sadržavati količinu nevidljive materije šest puta veću od one koju možemo vidjeti kroz teleskop.
U isto vrijeme počeli su pristizati i drugi dokazi. Prvo, istraživanje kretanja u sustavima dvostrukih galaksija otkrilo je kolosalni utjecaj "tamne materije", jasno kršeći klasične zakone nebeske mehanike. Drugo, bez prisustva "tamne materije" eliptične galaksije brzo bi izgubile svoj vrući plin, što se ne opaža. Treće, sama "tamna tvar" savija svjetlost, što se otkriva u učinku gravitacijskog leća.
Danas je općenito prihvaćeno da udio "tamne materije" iznosi 84,5% sve tvari sadržane u svemiru.
TRAŽENJE NEZNANOG
Ideja o "tamnoj materiji" pokazala se od strane kozmologa kada nisu mogli otkriti nehomogenost u reliktnom zračenju (kozmička mikrovalna pozadina) predviđena teorijom podrijetla svemira i objasniti pojavu galaktičkih struktura kroz to. Uvođenje nekih čestica u model, koje gotovo ne djeluju na uobičajenu tvar, ali vrlo je teška, omogućilo je zaobići nastale poteškoće. Međutim, ranih 1990-ih nehomogenost reliktnog zračenja ipak je otkrivena pomoću orbitalnog opservatorija COBE. Činilo se da je pitanje zatvoreno, ali "tamna materija" već je toliko fascinirala znanstvenike da je nisu napustili, već su, naprotiv, počeli tražiti "nosač" na subatomskoj razini.
Problem je u tome što "tamna tvar" ne djeluje s elektromagnetskim zračenjem (uključujući vidljivo svjetlo), pa ga nije moguće otkriti tradicionalnim metodama. Što je još gore, istraživanje kretanja četiri stotine zvijezda smještenih u radijusu od 13 000 svjetlosnih godina od Sunca nije pokazalo nikakav utjecaj "tamne materije", a znanstvenici su morali zaključiti da je to zanemarivo u našem prostoru svemira (oko 500 grama o volumenu zemaljske kugle), to jest registrirati česticu takve tvari je nevjerojatno teško, ako ne i nemoguće. Fizičari su pokušali problem riješiti teoretski, definirajući parametre hipotetičke tvari na temelju Standardnog modela elementarnih čestica. Neutrinovi (ali oni su previše lagani) i takve hipotetičke čestice kao što su sjekire, kosmoni, gravitoni, geijinovi i wimps, smatrani su kandidatima.magnetski monopoli itd. Promatrana raspodjela "tamne materije" u prostoru također postavlja pitanja: na kraju krajeva, ako ona djeluje putem obične materije putem gravitacije, tada bi ona trebala biti povučena u središta galaksija na isti način kao i obična tvar, ali to se ne događa.
Jasno je da neobičnosti u ponašanju "tamne materije" izazivaju instinktivni prosvjed niza fizičara, pa oni odbijaju prepoznati njegovo postojanje, objašnjavajući anomalije u raspodjeli galaktičkih masa na druge načine. Na primjer, gore spomenuta Vera Rubin vjeruje da je mudrije pročistiti klasične teorije nego uvesti u modu bitno novu klasu subatomskih čestica. Ona je zagovornik Modificirane newtonske dinamike (MOND), koju je predložio Mordechai Milgrom 1983. godine i još uvijek je marginalan.
Međutim, čini se da će najnovije istraživanje uskoro prisiliti znanstveni svijet da preispita svoj stav o "tamnoj materiji". Skupina fizičara sa sveučilišta Case Western Reserve (Cleveland, Ohio) 19. rujna 2016. objavila je članak u kojem su analizirani rezultati opažanja 153 galaksije pomoću Spitzerovog infracrvenog teleskopa, a obje spiralne galaksije poput naše i galaksije nepravilnog oblika pale su u vidno polje, i divovske galaksije i patuljke. Studija je provedena kako bi se razjasnio stupanj utjecaja "tamne materije" na rotaciju zvijezda. I odjednom se pokazalo da uopće nema utjecaja, a poznate anomalije savršeno su objašnjene distribucijom normalne materije.
Autori otkrića sugeriraju da se njihovi rezultati u osnovi podudaraju s prethodnim, jer su se prvi put slike u infracrvenom rasponu koristile za procjenu mase udaljenih astronomskih objekata, a ne pri vidljivoj svjetlosti. Mnogi od tih objekata izgledaju vrlo slabo, što je vjerojatno dovelo do pogreške u izračunavanju njihove stvarne mase.
Ako se podaci potvrde, tada se kozmološki model, koji se temelji na hipotezi o postojanju "tamne materije", može sigurno odbiti, pa čak i bez pribjegavanja reviziji klasične fizike.
Anton Pervušin
