Razmislite o svemu što postoji u svemiru. Divovske svemirske peći poput našeg Sunca. Plinski divovi, pored kojih će naš planet biti samo patuljak. Redovi asteroida trče kroz prazan prostor. Udaljene zvijezde udaljene su tisuće svjetlosnih godina. Sve to je manje od 5% mase svemira. Gdje je ostalo? Ovo je još uvijek misterija. Naš gigantski svemir mogao se formirati s česticama tamne materije koje nismo ni imali prilike promatrati. Znanstvenici pokušavaju dokazati njihovo postojanje, a s njima i postojanje "tamnih zvijezda".
Postoji jedan element koji može činiti čak 25% svemira. Ne možemo ga osjetiti ili vidjeti. Ne komunicira sa svjetlošću. Ne sastoji se ni od građevnih blokova na koje smo navikli - elektrona i protona unutar atoma koji čine svu materiju.
Ovo je "tamna materija", a znanstvenici već desetljećima pokušavaju shvatiti o čemu se radi. Teoretska astrofizičarka Katherine Freese jedna je od onih koja lovi na ove misteriozne cigle života. Prije trideset godina njezina teorija o nevidljivom ljepilu koje je pomoglo oblikovanju svemira dovela je do izgradnje podzemnih akceleratora čestica po cijeloj zemlji, poput strojeva u CERN-u. Što traže? Te se čestice nazivaju wimps (WIMPs), a prema Freeseu, zvijezde načinjene od ovog sablasnog materijala mogle su pomoći kozmosu da se formira prije milijarde godina.
Wimps (slabo interaktivne masivne čestice) su velike čestice koje ne komuniciraju s elektromagnetskim silama. Zbog toga su „mračni“- oni ih ne mogu primijetiti pomoću elektromagnetskih senzora koje su ljudi koristili za istraživanje svemira u posljednjih stotinu godina.
Ali zahvaljujući teoriji supersimetrije - koja podrazumijeva da svaka poznata čestica ima ekvivalent "antimaterije" - u našem trenutnom atlasu čestica postoji jaz i WIMPS može taj jaz popuniti savršeno. Oni su posvuda, ali ne ostavljaju nikakve tragove jer nerado komuniciraju sa običnim česticama oko njih.
"Pa, ako uzmemo sve predmete u našem svakodnevnom životu - vaše tijelo, stolicu na kojoj sjedi, zrak koji diše, zidove oko nas, dodajmo planete, dodajmo zvijezde - sve je to napravljeno od atoma koje razumijemo, ali sva ova atomska tvar čini samo 5% našeg svemira - pet posto! Stoga, postoji još 95% koje trebamo razumjeti. I tu dolazi tamna materija i tamna energija. Kad prođu kroz vas - milijarde čestica svake sekunde - to ne primjećujete, jer slaba interakcija je stvarno slaba, ništa se ne događa."
Promotivni video:
Kako možete pronaći ono što nemate načina da vidite?
"Dobra analogija za tamnu tvar je vjetar. Ne vidimo ga, nevidljiv je, a ipak smo sigurni da postoji jer lišće hrđa. Isti je slučaj i s tamnom materijom. Vidimo da ona spaja stvari … to je stvar, što znači da osjeća gravitaciju. Skupi se i povuče stvari. Znamo da postoji iz tog razloga, ali ne znamo od čega se sastoji."
Ako wimps postoje - a Freese je siguran da jesu - trebali su se pojaviti ubrzo nakon Velikog praska.
Freese je istraživao ovu teoriju sa kolegama astrofizičarima Paolom Gondolo sa Sveučilišta u Utahu i Dougom Spoliar sa Sveučilišta u Stockholmu u Švedskoj. Tražili su prve "tamne zvijezde" koje su se formirale u prvim danima svemira.
Unatoč imenu ove drevne zvijezde bile su zasljepljujuće - živjele su na uništavanju tamne materije. A neki od njih mogli su živjeti u dalekim kutovima Svemira, zračeći blistavo.
"Tamne zvijezde započele su s istim masama kao i Sunce, ali mogle bi rasti sve veće i veće sve dok nisu postale masa svjetla sunca i milijarde puta svjetlija."
"Sljedeći veliki teleskop, James Webb svemirski teleskop, produžetak slavnog svemirskog teleskopa Hubble, moći će pronaći tamne zvijezde. Radeći to, ne samo da ćemo pronaći potpuno novu vrstu zvijezda, što je već samo po sebi iznenađujuće, već ćemo i dokazati da žive od WIMP-a. Dakle, problem će se sam riješiti."
A to bi moglo biti kraj za jedan od najtežih izazova moderne znanosti. Znanstvenici pokušavaju riješiti problem tamne materije još od 1930-ih, ali nagovještaji o njegovom postojanju pojavili su se mnogo prije toga.
"Kada su ljudi proučavali kretanje sunca i planete oko njih, shvatili su da se središnji planeti kreću prilično brzo, ali što dalje od centra, to je sporije kretanje", kaže Freese.
"Pa su mislili. U redu, to su Newtonovi zakoni. Mi ih znamo. To su zakoni prirode. Pogledajmo veće strukture - galaksije i galaksije."
"Ali to nisu ono što su pronašli: otkrili su da se dok se krećete iz središta galaksije, sve se kreće istom brzinom. Bilo je prilično čudno."
Freese vjeruje da su zvijezde i planeti koje vidimo na noćnom nebu kulminacija dugog lanca reakcija koje su započele s tim slabo interaktivnim česticama. I ona kaže da bez čestica tamne materije svemir ne bi mogao postati ono što jest. "Strukture u kojima živimo, galaksije i grozdovi galaksija, ne bi se mogle formirati da tamna tvar ne bi formirala kozmičku mrežu u kojoj živimo."
"To jest, prvo se skupila tamna tvar, a zatim su obični atomi, neutroni i protoni i tako dalje, zajedno s tamnom materijom, formirali protogalaksije, što je dovelo do pojave galaksija, planeta i zvijezda. Ali za početak formiranja ove strukture potrebna je tamna tvar."
ILYA KHEL