Ciemna materia i ciemna energia to jedne z najbardziej egzotycznych zjawisk we Wszechświecie. Nikt nie wie, czym tak naprawdę są, ale wypełniają otaczający nas Wszechświat. Czy kiedyś uda nam się rozwiązać ich tajemnice?
We Wszechświecie brakuje 95% masy. Widzialna materia stanowi tylko 5% znanego nam Wszechświata, a reszta należy do ciemnych składników, czyli ciemnej materii i ciemnej energii. Problem z nimi jest taki, że nie wchodzą w bezpośrednie reakcje ze znaną nam materią. Jak zatem potwierdzić ich istnienie?
Czym jest ciemna materia?
Ciemna materia nie generuje światła albo generuje go tak mało, że nie jesteśmy w stanie tego wykryć. Astronomowie wiedzą, że przewyższa ona masę widzialnej materii we Wszechświecie – wszystkich gwiazd i galaktyk – ok. 6-7 razy.
Skąd zatem wiemy o istnieniu ciemnej materii? Jej grawitacja przyciąga widoczne gwiazdy, sprawiając, że ich ruch jest taki, jakby była obecna jakaś egzotyczna materia, której nie możemy dostrzec.
Pierwszym historycznym dowodem na „brakującą masę” we Wszechświecie były zbyt szybkie pionowe ruchy gwiazd w dysku Drogi Mlecznej. Jan Oort w 1932 r. uznał, że to reakcja na niewidzialną materię. Dwa lata później Fritz Zwicky odkrył, że galaktyki w gromadach obiegają za szybko centrum gromady. To także było reakcją na obecność niewidzialnej materii.
W latach 80. ubiegłego wieku Vera Rubin zauważyła, że gwiazdy na obrzeżach galaktyk spiralnych orbitują za szybko. Powinny one odlecieć w przestrzeń, ale nic takiego się nie dzieje – jakby były utrzymywane na niewidzialnej karuzeli.
Gwiazdy nie są wyrzucane w przestrzeń międzygalaktyczną, gdyż są utrzymywane przez grawitację ciemnej materii. Uważa się, że każda galaktyka (także Droga Mleczna) znajduje się w gigantycznej bańce ciemnej materii.
Nie wiadomo, co tworzy ciemną materię – zapewne są to nieznane nam cząstki subatomowe. Być może tachiony, które mogą podróżować w czasie. Uczeni mają nadzieję, że cząstki tworzące ciemną materię zostaną odkryte w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Komukolwiek się to uda, zapewne zostanie uhonorowany Nagrodą Nobla.
Czym jest ciemna energia?
Ciemna energia także jest niewidoczna. Wypełnia całą przestrzeń i ma odpychającą grawitację, która przyspiesza ekspansję (rozszerzanie) Wszechświata.
Ciemna energia została odkryta dopiero w 1998 r. przez dwa zespoły badawcze. Jeden był kierowany przez Amerykanina Saula Perlmuttera, a drugi pod przywództwem Australijczyków: Nicka Suntzeffa i Briana Schmidta.
Skąd wiadomo o istnieniu ciemnej energii? Wbrew wszelkim oczekiwaniom, rozszerzanie Wszechświata przyspiesza. To oznacza, że musi być „coś”, co przewyższa przyciągające działanie grawitacji galaktyk. Właśnie tym „czymś” wydaje się być ciemna energia.
Astronomowie szacują, że stanowi ona 73% całej kosmicznej masy-energii.
Ciemna energia nie pasuje do obowiązujących obecnie modeli fizycznych. Prawdopodobnie w równaniu czegoś jeszcze brakuje, a dopiero kiedy to odnajdziemy, będziemy w stanie zrozumieć chimeryczną naturę ciemnej materii i ciemnej materii.
