Svi smo se barem jednom zapitali što je tamna tvar i zašto je znanstvenici smatraju jednom od najvećih misterija svemira. Čak i ako nismo fizičari, fascinira nas ideja da većina svemira čini nešto što ne možemo vidjeti, dotaknuti ili izmjeriti izravno.
Tamna materija ne svijetli, ne emitira toplinu i ne odbija svjetlost, ali svojim gravitacijskim djelovanjem oblikuje galaksije i utječe na širenje svemira.
Što je tamna tvar?
Odgovor na pitanje iz naslova je jasan – tamna tvar je nevidljiva komponenta svemira koja čini oko 27% ukupne mase i energije, a bez nje struktura svemira kakvu poznajemo ne bi postojala. U nastavku donosimo 13 zanimljivih misterija svemira povezanih s tamnom materijom.
Evo što je najvažnije:
- Tamna tvar čini većinu svemira, ali je ne možemo vidjeti.
- Postoji samo zbog gravitacijskog utjecaja na galaksije.
- Još uvijek ne znamo gdje je tamna materija u potpunosti i od čega se sastoji.
- Njezino razumijevanje moglo bi otkriti sudbinu svemira.
1. Nevidljiva masa svemira
Tamna tvar je naziv za nepoznatu tvar koja ne emitira elektromagnetsko zračenje. Ne možemo je detektirati teleskopima, ali znamo da postoji jer se galaksije okreću brže nego što bi trebale s obzirom na vidljivu masu. To znači da mora postojati dodatna, nevidljiva masa.
2. Čini 27% svemira
Prema mjerenjima kozmičke mikrovalne pozadine, tamna materija čini oko 27% ukupne energije i mase svemira, dok je obična materija – sve zvijezde, planeti i ljudi – tek oko 5%. To jasno pokazuje koliko je naša percepcija svemira ograničena.
3. Gdje je tamna materija?
Tamna materija nije koncentrirana samo na jednom mjestu – ona tvori golema halo polja tamne tvari oko galaksija. To su nevidljive sfere tamne materije koje svojim gravitacijskim djelovanjem drže zvijezde i plin na okupu. Bez tih halo struktura, galaksije bi se jednostavno raspale, a pitanje gdje je tamna materija i dalje ostaje jedno od najvećih izazova moderne znanosti.
4. Gravitacijske leće
Jedan od dokaza da tamna tvar postoji dolazi iz fenomena gravitacijskih leća. Kada svjetlost udaljenih galaksija prolazi kroz polje tamne materije, savija se i stvara optičku iluziju. Ova metoda omogućuje znanstvenicima da „mapiraju“ nevidljivu materiju.
- Vidljiva materija: 5%
- Tamna tvar: 27%
- Tamna energija: 68%
5. Kandidati za čestice
Još uvijek ne znamo od čega se tamna materija sastoji. Najpopularniji kandidati su WIMP čestice (slabo interaktivne masivne čestice) i aksioni, hipotetske čestice koje ne komuniciraju s elektromagnetskim poljem. Ako ih otkrijemo, to bi mogla biti najveća revolucija u fizici nakon otkrića elektrona.
6. Tamna tvar u sudaru galaksija
Kada se dvije galaksije sudare, zvijezde prolaze jedna pored druge, ali tamna materija ostaje gotovo neometana. To pokazuje da ona ima minimalne interakcije s običnom materijom, osim gravitacije. Najpoznatiji primjer je Bullet Cluster, sudar dviju galaksija koji je pružio snažan dokaz postojanja tamne tvari.
7. Uloga u nastanku svemira
Bez tamne tvari, svemir bi izgledao potpuno drugačije. Ona je bila ključna u ranim fazama nakon Velikog praska jer je pomogla da se male fluktuacije u gustoći pretvore u velike strukture – galaksije, jata i superklastere. Bez nje, svemir bi bio ravnomjerno raspoređena juha čestica.
8. Tamna energija i tamna materija
Često miješamo pojmove, ali važno je znati razliku. Tamna tvar privlači gravitacijom, dok tamna energija odbija i ubrzava širenje svemira. Zajedno čine gotovo 95% svemira, a mi još uvijek ne razumijemo većinu tog nevidljivog dijela.
9. Lov u podzemnim laboratorijima
Kako bismo otkrili što je tamna materija, znanstvenici grade detektore duboko pod zemljom. Na taj način štite instrumente od kozmičkog zračenja i pokušavaju uhvatiti rijetke interakcije čestica tamne materije s običnom materijom. Do sada, međutim, još uvijek nismo imali konačan dokaz.
10. Moguća veza s crnim rupama
Neki znanstvenici pretpostavljaju da bi primordijalne crne rupe, nastale odmah nakon Velikog praska, mogle činiti dio tamne materije. Ako je to točno, crne rupe nisu samo egzotični objekti, nego i ključ za razumijevanje nevidljivog svemira.
11. Utjecaj na kretanje zvijezda
Kada promatramo rubne dijelove galaksija, zvijezde se kreću prebrzo da bi ih gravitacija vidljive materije zadržala. To je bio jedan od prvih jasnih signala da mora postojati tamna materija – nevidljiva masa koja svojim utjecajem drži galaksije na okupu. Upravo je to bio povod da se u znanost uvede pojam što je tamna tvar i da se započne potraga za odgovorom na pitanje gdje je tamna materija u svemiru.
12. Misterij u našem Mliječnom putu
Naša galaksija okružena je tamnim halo poljem, ali znanstvenici još uvijek raspravljaju o njegovoj točnoj veličini i obliku. Neka istraživanja sugeriraju da bi tamna materija mogla prolaziti i kroz samu Zemlju, potpuno neprimjetno za nas.
13. Budućnost istraživanja
Ako uspijemo otkriti što je tamna materija i gdje je tamna materija točno, to bi moglo otvoriti vrata novoj fizici. Nove svemirske misije i teleskopi poput James Webba daju nadu da ćemo u narednim desetljećima dobiti barem dio odgovora.
Zaključak
Tamna tvar ostaje jedan od najvećih misterija svemira. Znamo da postoji, ali ne znamo od čega se sastoji ni kako je točno raspoređena. Svako novo otkriće približava nas razumijevanju svemira i našeg mjesta u njemu. A kada govorimo o najvećim kozmičkim pitanjima, često se pitamo i što bi bilo kad bi crna rupa usisala Zemlju – podsjetnik koliko smo mali u odnosu na beskonačnost koja nas okružuje.
