ФронтКосмос XIII: Што навистина знаеме за темната материја и темната енергија?
Кога ноќе гледаме кон небото, имаме чувство дека го гледаме универзумот таков каков што е – исполнет со ѕвезди, галаксии, светлина. Но тоа е илузија. Сè што можеме да видиме со телескопи, сензори и човечко око претставува едвај пет проценти од она што навистина постои. Останатите 95 проценти се нешто што не свети, не одбива светлина и не може директно да се сними – темната материја и темната енергија. Тие не се маргинална појава, туку темелот врз кој стои целиот космос.
Ова не е приказна за егзотична теорија, туку за најголемото признато незнаење во модерната наука.
Универзумот што „не тежи“ како што треба
Првите сомнежи дека нешто недостасува се појавуваат уште во 30-тите години на минатиот век, кога астрономите забележале дека галаксиите во јата се движат пребрзо за гравитацијата што ја создава видливата материја¹. Ако законите на Њутн и Ајнштајн се точни – а сите досегашни мерења покажуваат дека се – тогаш во тие структури мора да има нешто повеќе од она што го гледаме.
Во 70-тите години, проблемот станува уште поочигледен. Кога астрономката Вера Рубин ги мери ротациските криви на спиралните галаксии, открива нешто неочекувано: ѕвездите на нивните рабови се движат речиси со иста брзина како и оние поблиску до центарот². Според класичната физика, тие би требало да се движат многу побавно – во спротивно галаксијата би се распаднала.
Но таа не се распаѓа. Нешто невидливо ја држи на куп.
Темната материја – гравитација без светлина
Ова „нешто“ го добива името темна материја. Не затоа што е зла, мистериозна или опасна, туку затоа што не интерагира со електромагнетното зрачење. Таа не свети, не апсорбира светлина и не остава директен траг во телескопите. Единствениот начин на кој знаеме дека постои е преку нејзиното гравитациско влијание.
Денес, постоењето на темната материја е потврдено преку повеќе независни методи: гравитациски леќи, движење на галаксии во јата, космичката микробранова позадина и компјутерски симулации на структурата на универзумот³. Без темната материја, галаксиите како Млечниот Пат не би можеле да се формираат.
Важно е што темната материја не е: таа не е антиматерија, не е составена од црни дупки во доволна количина и не е „скриена“ обична материја. Таа е нешто сосема различно, најверојатно нов тип честички кои слабо или воопшто не комуницираат со познатите сили – освен со гравитацијата.
Потрагата по честичката што постојано ни бега
Со децении, научниците се обидуваат директно да ја детектираат темната материја. Подземни лаборатории, заштитени од космичко зрачење, чекаат редок судир меѓу честичка од темната материја и атом од детекторот⁴. Големи акцелератори, како CERN, се обидуваат да создадат вакви честички во судири со екстремна енергија.
Засега – без успех.
Ова не значи дека темната материја не постои, туку дека е уште поелузивна отколку што сме претпоставувале. Можно е таа да припаѓа на сосема нова „темна“ физика, со сопствени интеракции што ние сè уште не ги разбираме. За првпат по долго време, Стандардниот модел на честички се покажува како недоволен.
Темната енергија – силата што го забрзува космосот
Ако темната материја ја држи структурата на универзумот на куп, темната енергија го турка да се распаѓа. Нејзиното откритие во 1998 година доаѓа како шок: мерењата на далечни супернови покажуваат дека ширењето на универзумот не забавува – туку се забрзува⁵.
Ова забрзување не може да се објасни со познатите форми на енергија или материја. Нешто во самиот простор делува како одбивна сила, надвладувајќи ја гравитацијата на големи размери. Тоа нешто го нарекуваме темна енергија.
Дали таа е својство на празниот простор, познато како космолошка константа? Или е знак дека гравитацијата не се однесува исто на космички размери како што мислиме? Одговорот сè уште не го знаеме.
Погрешен универзум или погрешна физика?
Комбинирано, темната материја сочинува околу 27 проценти од универзумот, а темната енергија околу 68 проценти⁶. Обичната материја – ѕвезди, планети, луѓе – е космичка маргина.
Ова води до вознемирувачко прашање: дали навистина ги разбираме основните закони на природата? Или темната материја и темната енергија се „фластери“ што ги лепиме врз модел кој почнува да пука?
Некои теории предлагаат модификации на гравитацијата, други воведуваат нови димензии или полиња. Засега, ниту една не нуди целосно и проверливо решение. Но токму во оваа неизвесност се раѓа напредокот.
Темнината како покана, не како закана
Темната страна на универзумот не е пораз на науката. Таа е нејзина најголема можност. Историјата покажува дека токму кога старите модели престануваат да објаснуваат сè, се појавуваат нови идеи што го менуваат светот – како релативноста или квантната механика.
Можеби токму во темната материја и темната енергија се кријат следните големи откритија за природата на реалноста. А можеби ќе нè научат на нешто уште поважно: дека универзумот не е создаден за да биде целосно разбирлив, туку за да нè тера постојано да прашуваме подобро.
Во космосот, темнината не е крај. Таа е почеток.
Извори
- NASA – Dark Matter Overview: https://science.nasa.gov/universe/dark-matter-dark-energy/
- Vera Rubin Observatory – Dark Matter Evidence: https://www.lsst.org/scientists/dark-matter
- ESA – Dark Universe: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Dark_universe
- CERN – Dark Matter Experiments: https://home.cern/science/physics/dark-matter
- Nobel Prize – Accelerating Universe: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2011/summary/
- Planck Mission Results – Cosmological Parameters: https://www.cosmos.esa.int/web/planck
Редакција Фронтлајн
Прочитајте и ФронтКосмос XII:
