Vsak od nas je vsaj enkrat slišal za "temno materijo", vendar ni vsakdo sposoben pravilno razložiti, kaj je. Morda teh razlag ne bo treba, ker najnovejše raziskave postavljajo pod vprašaj obstoj "temne snovi" kot take.
GALAKTNA ANOMALIJA
Hipoteza o temni snovi se je pojavila v poskusu razumevanja narave anomalije, ki so jo opazili astronomi.
Leta 1922 je Nizozemec Jacobus Kaptein, ki je preučeval gibanje zvezd, ugotovil, da je pomemben del zadeve v Galaksiji neviden - pri njegovem delu je verjetno prvič uporabil izraz "Temna snov". Deset let pozneje je hipotezo podprl radio astronom Jan Oort, vendar je postala razširjena leto pozneje, ko je švicarski astrofizik Fritz Zwicky izračunal radialne hitrosti osmih galaksij, ki se nahajajo na robu grozda Coma (ozvezdje Coma), in dobljene podatke primerjal s podobnimi, vendar izračunanimi z z uporabo navidezne svetlosti grozda. Ugotovil je, da mora biti skupna masa grozda za ohranitev stabilnosti štiristokrat večja od mase njegovih zvezd. Na podlagi tega je Zwicky predlagal, da je v grozdu pomembna zaloga snovi, ki nam ostaja nevidna,ima pa najmočnejši gravitacijski učinek na galaksije. Zwicky je naredil napako pri izračunih z vrstnim redom, vendar so natančnejše meritve potrdile: masa grozdja Coma, če je izračunana na dva različna načina, se v rezultatu ne zbliža bistveno!
Toda pred posploševanjem je bilo treba dokazati, da je tak učinek razširjen v predvidljivem prostoru. Leta 1939 je ameriški astronom Hores Babok, ki je preučeval najbližjo galaksijo M 31 (meglica Andromeda), odkril, da se hitrost vrtenja zvezd okoli njenega središča ne zmanjšuje, kot napovedujejo nebesne mehanike, obratno sorazmerno s kvadratom razdalje, ampak ostaja skoraj konstantna. To pomeni, da galaksija po celotni dolžini vsebuje veliko maso nevidne snovi. Babok pa anomalije ni povezal z nerazumljivo "temno snovjo", ampak je predlagal, da se v zunanjem delu M31 odvijajo nekateri procesi, ki spreminjajo njeno dinamiko.
TEMA TEMKA
Promocijski video:
Astronomi so se k hipotezi o temni materiji vrnili v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so se pojavili novi natančni instrumenti za preučevanje vesolja. In leta 1975 sta Vera Rubin in Kent Ford spregovorila na konferenci Ameriškega astronomskega društva, ki sta dejala, da jima je uspelo pridobiti zanesljive podatke, ki kažejo na pomembno neskladje med teorijo masne porazdelitve v galaksijah in opazovano resničnostjo. Znanstveniki so uporabili najsodobnejši spektrograf, ki je omogočil določitev hitrosti vrtenja vej spiralnih galaksij tudi "gledano od roba". In ugotovili so, da se velika večina zvezd v galaksijah giblje po svojih orbitah z enako kotno hitrostjo, kar potrjuje neverjetno domnevo: masna gostota v galaksijah je enakomerno razporejena. Po nadaljnjih treh letih so bila opažanja neodvisno potrjena.leta 1980 pa je astronomska skupnost končno priznala veljavnost sklepov. Rubin je hkrati ugotovil, da morajo biti teorije skladne s prakso, da vsebujejo količino nevidne snovi, šestkrat večjo od tiste, ki jo lahko vidimo s teleskopi.
Hkrati so začeli prihajati tudi drugi dokazi. Najprej je študija gibanja v sistemih dvojnih galaksij razkrila kolosalni vpliv "temne snovi", s čimer je očitno kršil klasične zakone nebesne mehanike. Drugič, brez prisotnosti "temne snovi" bi eliptične galaksije hitro izgubile vroči plin, česar ne opazimo. Tretjič, "temna snov" sama upogiba svetlobo, kar se kaže v učinku gravitacijske leče.
Danes je splošno sprejeto, da delež "temne snovi" znaša 84,5% vse snovi v vesolju.
ISKANJE NEZNANEGA
Ideja o "temni snovi" se je kozmologi izkazala za povpraševanje, ko niso mogli zaznati nehomogenosti v reliktnem sevanju (kozmično mikrovalovno ozadje), ki jo je predvidevala teorija o nastanku vesolja, in razložiti pojav galaktičnih struktur skozi to. Vnos nekaterih delcev v model, ki skoraj ne delujejo z navadno snovjo, a so zelo težki, je omogočil obhod težave, ki so se pojavile. Toda v začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja je bila nehomogenost reliktnega sevanja kljub temu razkrita z uporabo orbitalnega observatorija COBE. Zdelo se je, da je vprašanje zaprto, toda "temna materija" je znanstvenike že tako očarala, da je niso opustili, ampak so, nasprotno, začeli iskati "nosilca" na subatomski ravni.
Težava je v tem, da "temna snov" ne deluje z elektromagnetnim sevanjem (vključno z vidno svetlobo), zato je ni mogoče zaznati s tradicionalnimi metodami. Še huje je, da študija gibanja štiristo zvezd, ki se nahaja v polmeru 13.000 svetlobnih let od Sonca, ni pokazala nobenega vpliva "temne snovi", znanstveniki pa so morali sklepati, da je v našem vesoljskem območju zanemarljiv (približno 500 gramov) na prostornini sveta), to pomeni, da je registriranje delca take snovi neverjetno težko, če ne celo nemogoče. Fiziki so težavo poskušali rešiti teoretično z določitvijo parametrov hipotetične snovi, ki temelji na Standardnem modelu elementarnih delcev. Nevtrini (vendar so preveč lahki) in taki hipotetični delci, kot so aksoni, kozmoni, gravitoni, geijinovi, wimps, so bili kandidati.magnetni monopoli itd. Opažena porazdelitev "temne snovi" v vesolju sproža tudi vprašanja: navsezadnje, če ta z gravitacijo poseže z navadno snovjo, bi jo bilo treba v središča galaksij potegniti enako kot navadno snov, vendar se to ne zgodi.
Jasno je, da nenavadno vedenje "temne snovi" povzroča nagonske proteste številnih fizikov, zato nočejo priznati njegovega obstoja, razlagajo pa nepravilnosti pri razporeditvi galaktičnih mas na druge načine. Na primer, zgoraj omenjena Vera Rubin meni, da je pametneje izpopolniti klasične teorije, kot pa v model vpeljati bistveno nov razred subatomskih delcev. Je podpornica Modified Newtonian Dynamics (MOND), ki jo je leta 1983 predlagal Mordechai Milgrom in je še vedno zanemarljiva.
Vendar bo, kot kaže, najnovejše raziskave kmalu prisilile znanstveni svet, da ponovno preuči svoj odnos do "temne snovi". Skupina fizikov z univerze Case Western Reserve (Cleveland, Ohio) je 19. septembra 2016 objavila članek, v katerem analizira rezultate opazovanj 153 galaksij s pomočjo Spitzerovega infrardečega teleskopa, obe spiralni galaksiji, kot sta naša in galaksije nepravilne oblike, pa sta padli v vidno polje in velikanske galaksije in pritlikave. Študija je bila izvedena z namenom razjasniti stopnjo vpliva "temne snovi" na vrtenje zvezd. In nenadoma se je izkazalo, da vpliva sploh ni, znane anomalije pa so se odlično razložile s porazdelitvijo normalne materije.
Avtorji odkritja predlagajo, da se njihovi rezultati v bistvu ne skladajo s prejšnjimi, saj so prvič za oceno mase oddaljenih astronomskih predmetov uporabili slike v infrardečem območju, ne pa v vidni svetlobi. Mnogi od teh predmetov izgledajo zelo slabo, kar je verjetno privedlo do napak pri izračunu njihove resnične mase.
Če se podatki potrdijo, potem je kozmološki model, ki temelji na hipotezi o obstoju "temne snovi", mogoče varno zavrniti in se celo ne zateči k reviziji klasične fizike.
Anton Pervušin