Десет највећих неодговорених питања у вези са мистериозном твари која испуњава космос.
Тридесетих година прошлог века, швајцарски астроном по имену Фриц Цвики је приметио да галаксије у удаљеном јату круже једна око друге много брже него што је требало, када се узме у обзир количина видљиве масе коју имају. Он је тада предложио претпоставку да у галаксијама постоји и невидљива супстанца, коју је назвао тамна материја.
Од тада су истраживачи потврдили да се овај мистериозни материјал може наћи широм космоса и да је шест пута већи од нормалне материје која чини ствари попут звезда и људи. Ипак, упркос томе што знају да тамна материја постоји у целом универзуму, научници углавном и даље имају много питања о њој. Ево 10 највећих неодговорених питања о тамној материји.
1. Шта је то тамна материја?
Прво питање можда највише збуњује. Истраживачи заправо нису сигурни шта је тачно тамна материја. У почетку су неки научници претпоставили да се састоји од малих бледих звезда и црних рупа, али детаљна посматрања нису открила ни приближно довољно таквих објеката да би се објаснио њихов утицај на тамну материју, рекао је физичар Дон Линколн за Live Science.
Дон Линколн (Facebook)
Тренутни водећи кандидат за објашњење садржаја плашта тамне материје је хипотетичка честица која се зове слабо интерактивна масивна честица или WIMP, која се понаша попут неутрона и потенцијално је између 10 и 100 пута тежа од протона, написао је Линколн. Ипак, ово нагађање је само довело до још питања – на пример…
2. Можемо ли да се открије?
Ако је тамна материја направљена од WIMP-ова, они би требало да буду свуда око нас, невидљиви и једва уочљиви, али ипак ту. Зашто их онда још нисмо открили? Иако не би имали много интеракције са обичном материјом, увек постоји мала шанса да честица тамне материје може да удари честицу попут протона или електрона док путује кроз свемир.
Истраживачи су, због тога, спроводили експеримент за експериментом како би проучавали огроман број обичних честица дубоко под земљом, где су заштићене од ометајућег зрачења, да би могли да имитирају судар честица тамне материје. Где је онда проблем? Након деценија истраживања и ниједан од ових детектора није дошао до веродостојног открића.
3. Да ли се састоји од више врста честица?
Обичну материју чине честице попут протона и електрона, а и зоолошки врт егзотичних честица попут неутрина, миона и пиона. Из тог разлога, неки истраживачи су се запитали да ли би тамна материја, која чини 85 посто материје у свемиру, могла да буде исто тако компликована. „Не постоји добар разлог за претпоставку да је сва тамна материја у универзуму изграђена од једне врсте честица”, рекао је физичар Андреј Kац са Универзитета Харвард за Space.com. Честице тамне материје исто би се могле комбиновати, стварајући различите и занимљиве конфигурације као оне у видљивом свету, рекао је Kац. Међутим, проналажење начина да ову претпоставку потврде или порекну досад је измицало научницима.
4. Постоји ли тамна енергија?
Уз додатне честице које потенцијално чине тамну материју, постоји могућност да у тамној материји постоје и силе сличне онима у нормалној материји. Неки истраживачи су тражили „тамне фотоне”, који би били попут фотона који се размењују између нормалних честица које изазивају електромагнетну силу. Ако тамни фотони постоје, парови електрон-позитрон могли би уништити или произвести једну од чудних честица које носе силу, потенцијално отварајући потпуно нови сектор свемира.
5. Да ли се састоји од аксиона?
И друге материје, попут WIMP-ова, добијају наклоност научника када је реч о ткању тамне материје. Једна од водећих замена је хипотетичка честица позната као аксион, за коју се мисли да је изузетно лагана, можда чак 1031 мање масивна од протона. Аксиони се тренутно траже у неколико експеримената. Недавне компјутерске симулације повећале су могућност да би аксиони могли формирати објекте сличне звездама, који би могли да произведу детектирајуц́е зрачење које би било прилично слично мистериозним феноменима познатим као рафали брзог радијума.
6. Kоја су својства тамне материје?
Астрономи су открили тамну материју кроз њене гравитационе интеракције са обичном материјом, сугеришући да је то њен главни начин да обзнани своје присуство у свемиру. Али, покушавајући да разумеју праву природу тамне материје, истраживачи немају изузетно много могућности. Према неким претпоставкама, честице тамне материје требало би бити себи и античестице, што значи да би се две честице тамне материје међусобно уништавале када се сретну. Експеримент Алфа магнетног спектрометра (АМS) на Међународној свемирској станици тражио је знаке овог уништења од 2011. године и већ је открио стотине хиљада догађаја; међутим научници још нису сигурни да ли потичу баш од тамне материје.
7. Постоји ли у свакој галаксији?
Будући да толиком количином надмашује обичну материју, за тамну материју се често каже да је контролна сила која организује велике структуре попут галаксија и галактичких јата. Дакле, било је чудно када су раније ове године астрономи објавили да су пронашли галаксију по имену NGC 1052-DF2 за коју се чинило да не садржи готово никакву тамну материју. „Тамна материја очигледно није услов за формирање галаксије”, рекао је тада за Space.com Питер ван Докум са Универзитета Јејл.
NGC 1052-DF2 (NASA)
Међутим, током лета други тим објавио је анализу која сугерише да је ван Докумов тим погрешно измерио удаљеност до галаксије, што значи да је њена видљива материја много тамнија и лакша од првих налаза и да је њена маса у тамној материји заправо већа него што је раније било предложено.
8. Шта је с резултатима DAMA/LIBRA?
Дугогодишња мистерија у физици честица су загонетни резултати европског експеримента познатог као DAMA/LIBRA. Овај детектор – који се налази у подземном руднику испод планине Гран Сасо у Италији – тражио је периодичне осцилације у честицама тамне материје. Ове осцилације требалo би да настану док се Земља креће у својој орбити око Сунца док лети кроз галактички ток тамне материје која обавија наш Сунчев систем, а он се понекад назива ветар тамне материје. Од 1997. DAMA/LIBRA тврди да је детектован управо овај сигнал, иако ниједан други експеримент није видео ништа слично.
9. Могу ли се обичне честице распасти у тамну материју?
Неутрони су честице материје са ограниченим веком трајања. Након отприлике 14,5 минута, усамљени неутрон који се не веже за атом, распашће се у протон, електрон и неутрино. Међутим, два различита експериментална подешавања дају мало другачије резултате трајања овог распада. Разлика између два експеримента је у 9 секунди. Раније ове године физичари су сугерисали да би, ако се 1 одсто времена неки неутрони распадну у честице тамне материје, то могло објаснити ову аномалију. Kристофер Морис из Националне лабораторије Лос Аламос у Новом Мексику и његов тим пратили су неутроне у потрази за сигналом који би могао бити тамна материја, али нису ништа открили.
10. Да ли она заиста постоји?
С обзиром на потешкоц́е са којима су се научници суочили покушавајући да открију и објасне тамну материју, разуман човек би могао да се запита да ли је све то што раде и покушавају – погрешно?
Гласна мањина физичара дуги низ година заступала је идеју да су можда наше теорије гравитације једноставно нетачне и да фундаментална сила делује другачије на великим размерама него што очекујемо. Често познати као „модификована њутновска динамика” или MOND модели, ови предлози постављају став да нема тамне материје и да су ултрабрзине којима се звезде и галаксије окрећу једна око друге последица гравитације која се понаша на изненађујуц́е начине. „Тамна материја је још непотврђен модел”, написао је физичар Дон Линколн у објашњењу за Live Science. Ипак, и научници који имају другачије мишљење тек треба да докажу своје тврдње.
(Извор Национална географија)
