Izraza temna energija in temna materija nista povsem uspešna in predstavljata dobeseden, vendar ne pomensko prevod iz angleščine. V fizičnem smislu ti izrazi pomenijo le to, da te snovi ne vplivajo na fotone in bi jih prav tako lahko imenovali nevidna ali prozorna materija in energija.
Temna snov v astronomiji in kozmologiji, pa tudi v teoretični fiziki, je hipotetična oblika snovi, ki ne oddaja in ne vpliva na elektromagnetno sevanje. Ta lastnost te materije onemogoča njeno neposredno opazovanje.
Sklep o obstoju temne snovi je bil narejen na podlagi številnih, skladnih med seboj, vendar posrednih znakov obnašanja astrofizičnih objektov in gravitacijskih učinkov, ki jih ustvarjajo. Odkrivanje narave temne snovi bo pomagalo rešiti problem skrite mase, ki je predvsem v nenormalno visoki hitrosti vrtenja zunanjih področij galaksij.
Poizvedimo več o vsem tem …
Temna snov in temna energija nista vidni očesu, vendar je njuna prisotnost dokazana z opazovanji vesolja. Pred milijardami let se je naše vesolje rodilo po katastrofalnem Velikem udaru. Ko se je zgodnje vesolje počasi ohlajalo, se je v njem začelo razvijati življenje. Posledično so nastale zvezde, galaksije in drugi vidni njeni deli. Velikost našega vesolja je preprosto osupljiva. Na primer, eno sonce je dovolj za osvetlitev in ogrevanje milijona planetov, kot je Zemlja. V tem primeru je Sonce srednje velika zvezda in samo našo galaksijo sestavlja 100 milijard zvezd. Ta številka presega število zrn peska na majhni plaži. Vendar to še ni vse.
Kot veste, Vesolje sestavlja več milijard galaksij, kjer obstajajo različne snovi. Je mogoče, da je bila katera od teh zadev očem nevidna. Najverjetneje, ker so rezultati nedavnih raziskav pokazali, da lahko vidimo samo desetino vesolja. To pomeni, da več kot 90% snovi človek preprosto ne zmore pregledati niti z uporabo posebne opreme. Astronomi zadevo imenujejo temno.
Znano je, da temna snov vsaj gravitacijsko deluje z "svetlobno" (barionsko) in je medij s povprečno kozmološko gostoto, večkrat višjo od gostote barionov. Slednji so zajeti v gravitacijskih jamah koncentracij temne snovi. Čeprav delci temne snovi ne delujejo na svetlobo, se svetloba oddaja tam, kjer je temna snov. Ta izjemna lastnost gravitacijske nestabilnosti je omogočala preučevanje količine, stanja in porazdelitve temne snovi iz opazovalnih podatkov iz radijskega območja do rentgenskih žarkov.
Promocijski video:
Objavljena leta 2012, študija gibanja več kot 400 zvezd, ki se nahajajo na razdaljah do 13.000 svetlobnih let od Sonca, ni našla dokazov o prisotnosti temne snovi v velikem obsegu prostora okoli Sonca. Po predvidevanjih teorij naj bi povprečna količina temne snovi v bližini Sonca znašala približno 0,5 kg v prostornini Zemlje. Vendar so meritve v tej prostornini dale vrednost 0,00 ± 0,06 kg temne snovi. To pomeni, da poskusi registracije temne snovi na Zemlji, na primer z redkimi interakcijami delcev temne snovi z "navadno" materijo, skorajda niso uspešni.
Po opažanjih vesoljskega observatorija Planck, objavljenem marca 2013, razlaganih ob upoštevanju standardnega kozmološkega modela Lambda-CDM, je skupna masna energija opazovanega Vesolja 4,9% navadne (barionske) snovi, 26,8% temne snovi in 68,3% iz temne energije. Tako je vesolje 95,1% sestavljeno iz temne snovi in temne energije.
Dokaz obstoja temne snovi je njena težnost - sila gravitacije, ki podobno kot lepilo ohranja celovitost Vesolja. Vsi deli vesolja se medsebojno privlačijo. Zahvaljujoč temu so znanstveniki lahko izračunali skupno maso vidnega Vesolja in kazalnike gravitacijskih sil. Med izračuni je bilo ugotovljeno pomembno neravnovesje teh parametrov, kar je dalo razlog za domnevo, da obstaja neka nevidna snov, ki ima določeno maso in je tudi resna.
Raziskava temne snovi Poleg tega je bil dokaz o obstoju temne snovi njen gravitacijski vpliv na druge predmete, vključno s smerjo gibanja zvezd in galaksij. Ugotovljeno je bilo, da se številne galaksije vrtijo hitreje, kot smo pričakovali. Po teoriji A. Einsteina o gravitaciji bi morali leteti v različne smeri. Vendar se zdi, da jih nekaj nevidnega drži skupaj.
Tudi temna snov lahko vpliva na pot širjenja svetlobe. Preučevali smo pojav gravitacijske leče, ki je sestavljena iz dejstva, da so gosti predmeti sposobni odsevati svetlobo oddaljenih predmetov in spreminjati pot svetlobnih tokov. To vodi do izkrivljanja slike in pojava znamenj zvezd in galaksij. Znanstveniki beležijo te luči svetlobe, vendar ne morejo imenovati narave tega pojava.
Temna snov v našem vesolju lahko obstaja v obliki ogromnih astronomskih halo predmetov (MAGO). Sem spadajo planeti, lune, rjavi in beli pritlikavci, oblaki prahu, nevtronske zvezde in črne luknje. Praviloma so premajhne, da bi jih človeška svetloba zaznala, vendar je njihov obstoj mogoče izračunati z gravitacijskim vplivom na svetlobne tokove. V zadnjih letih so astronomi odkrili več vrst objektov MAGO. Sestavljeni so lahko iz navadnih barionskih delcev in aksonov, nevtrinov, wimpilsov in super-simetrične temne snovi.
Raziskave temne snovi in temne energije
Ker zanimanje za temno snov še naprej raste, se pojavljajo nova orodja, ki bodo pomagala pridobiti širši vpogled v ta skrivnostni pojav. Vesoljski teleskop Hubble je na primer zagotovil zelo dragocene podatke o velikosti in masi vidnega vesolja. Ti podatki so bili prvi in zelo pomemben korak k preučevanju resnične količine temne snovi v vesolju.
Pomembno je razumeti, da struktura Vesolja ni naključna in s pomočjo Hubbleja lahko podrobno predstavite njegovo strukturo. Zagotovo je znano, da so galaksije v grozdih, ti grozdi pa v super grozdih. Superklasti kozmičnih teles se nahajajo v gobasto strukturo z obsežnimi prazninami. Očitno je, da je oblikovanje takšne strukture posledica zelo specifičnih razlogov. Rentgenski teleskopi v observatoriju Chandra pomagajo preučevati ogromne oblake vročega plina v teh grozdih. Znanstveniki so ugotovili, da mora biti na teh območjih prisotna tudi temna snov, sicer bo plin uhajal iz grozda. Poleg tega se trenutno razvijajo nova orodja, ki bodo na koncu pripomogla k prepoznavanju te temne strani vesolja.
Pristopi in metode za preučevanje delcev temne snovi
Trenutno znanstveniki po vsem svetu poskušajo na zemeljski način odkriti ali umetno pridobiti delce temne snovi z uporabo posebej zasnovane supertehnološke opreme in številnih različnih raziskovalnih metod, vendar doslej vsa dela niso bila okronana z uspehom.
Iz česa je sestavljeno vesolje
Ena od metod vključuje izvajanje poskusov na visokoenergetskih pospeševalcih, splošno znanih kot trkalniki. Znanstveniki, ki verjamejo, da so delci temne snovi 100-1000 krat težji od protona, domnevajo, da jih bo treba ustvariti pri trčenju navadnih delcev, ki jih na visok energij pospešuje trkalec. Bistvo druge metode je registriranje delcev temne snovi, ki so povsod okoli nas. Glavna težava pri registraciji teh delcev je v tem, da imajo zelo šibko interakcijo z navadnimi delci, ki so zanje po naravi pregledni. In vendar delci temne snovi zelo redko, vendar trčijo v atomska jedra, in obstaja neko upanje, da prej ali slej registriramo ta pojav.
Obstajajo še drugi pristopi in metode za preučevanje delcev temne snovi in kateri od njih bo najprej privedel do uspeha, bo pokazal le čas, vsekakor pa bo odkritje teh novih delcev velik znanstveni dosežek.
Protivgravitacijska snov
Temna energija je še bolj nenavadna snov kot ista temna snov. Nima možnosti, da bi se zbral v gruče, zaradi česar je enakomerno razporejen po celotnem Vesolju. Toda njegova najbolj nenavadna lastnost v tem trenutku je protigravitacija.
Zahvaljujoč sodobnim astronomskim metodam je mogoče določiti hitrost širjenja Vesolja v sedanjem času in simulirati proces njegove spremembe prej. Kot rezultat tega so bile pridobljene informacije, da se naše Vesolje v tem trenutku, pa tudi v bližnji preteklosti, širi, medtem ko se hitrost tega procesa nenehno povečuje. Zato se je pojavila hipoteza o antigravitaciji temne energije, saj bi običajna gravitacijska privlačnost upočasnila učinek na proces "recesije galaksij", ki bi omejila hitrost širjenja vesolja. Ta pojav ne nasprotuje splošni teoriji relativnosti, hkrati pa mora imeti temna energija negativen pritisk - lastnost, ki je nima nobena od trenutno znanih snovi.
Kandidati za vlogo "Temne energije"
Masa galaksij v grozdu Abel 2744 je manj kot 5 odstotkov njegove skupne mase. Ta plin je tako vroč, da sveti samo v območju rentgenskih žarkov (rdeča na tej sliki). Porazdelitev nevidne temne snovi (ki predstavlja približno 75 odstotkov mase tega grozda) je obarvana modro.
Eden izmed domnevnih kandidatov za vlogo temne energije je vakuum, katerega energijska gostota ostane med širjenjem Vesolja nespremenjena in s tem potrdi negativni tlak vakuuma. Drug domnevni kandidat je "kvintesenca" - prej neraziskano nadčloveško polje, ki naj bi prešlo skozi celotno vesolje. Obstajajo tudi drugi možni kandidati, vendar trenutno noben od njih ni prispeval k natančnemu odgovoru na vprašanje: kaj je temna energija? Toda že jasno je, da je temna energija nekaj povsem nadnaravnega, kar ostaja glavna skrivnost temeljne fizike 21. stoletja.