Što je tamna tvar?
Tamna tvar je vrsta materije koja se sastoji od malih čestica koje ne stupaju u interakciju s običnom materijom i ne emitiraju elektromagnetsko zračenje. To znači da oni ne mogu generirati, reflektirati ili apsorbirati svjetlost. Iz tog je razloga tamna tvar prozirna i ne može se vidjeti golim okom.
Zapamtite da kad govorimo o materiji, mislimo na bilo koje tijelo ili materijal koji zauzima mjesto u svemiru i ima masu i volumen. Tamna tvar zadovoljava ove karakteristike iako je nije moguće vidjeti.
Pa ako je tamna tvar prozirna, kako znamo da postoji? Njegovo je postojanje poznato zbog učinaka koje uzrokuje u svemiru, poput pomicanja zvijezda ili iskrivljenja svjetlosti koju emitiraju. Vjeruje se da tamna tvar može utjecati i na pojave i na druge.
Proučavanje tamne tvari od najveće je važnosti, jer bi nam omogućilo razumijevanje funkcioniranja zvjezdanih struktura. Također bi pomoglo odgonetnuti što se dogodilo tijekom početnog trenutka u kojem je nastao svemir, poznatiji kao Veliki prasak.
Sastav tamne materije
Iako je postojanje tamne tvari činjenica koju je dokazala znanost, nije baš jasno od čega je sazdana. Ono što je poznato jest da tamnu tvar ne čine protoni ili neutroni (barionska tvar). Tada proizlazi postojanje dvije temeljne komponente:
Nebarionska tvar (WIMP)
Nebarionske tvari sastojale bi se od takozvanih masivnih čestica slabe interakcije, poznatije kao WIMP-ove (s engleskog, masivne čestice slabo u interakciji). Oni su čestice manje od atoma i imaju sposobnost interakcije s vidljivom materijom silom gravitacije.
Njihovo je postojanje hipotetičko i vjeruje se da bi, da postoje, bilo jako hladno, imali bi veliku količinu mase i kretali bi se vrlo sporo.
MACHO's
Masivni objekti galaktičkog oreola ili MACHO-a (s engleskog Masivni astrofizički kompaktni halo objekt) čine planete lutalice, propale zvijezde i crne rupe, koja su područja svemira s velikim gravitacijskim povlačenjem.
Iako je moguće da su dio tamne tvari, njihov bi udio bio vrlo nizak s obzirom na WIMP.
Vidi također Materija
Kako je otkrivena tamna tvar?
Tamna je materija u principu bila samo teorija. 1933. švicarski astronom i fizičar Fritz Zwicky podigao je mogućnost da postoji vrsta neotkrivene materije koja bi mogla utjecati na kretanja koja se događaju u jatu galaksije zvanoj Koma.
Grozd je skup zvijezda koje se privlače zbog gravitacijske sile. I Zwicky je primjenom znanstvene metode otkrio da je ukupna masa ispitivane nakupine bila oko 400 puta veća od one koja je izračunata. Iz tog je razloga zaključio da postoji vrsta nevidljive materije koja dodaje dodatnu masu cijeloj ovoj skupini zvijezda.
Sedamdesetih godina prošlog stoljeća astronom Vera Rubin otkrio je da se zvijezde u galaksiji Andromeda kreću istom brzinom bez obzira na njihovo mjesto. Ova ujednačenost u brzini sugerirala je da postoji još nešto nevidljivog karaktera što dodaje masu tim zvijezdama.
Rubinov je doprinos bio presudan u postavljanju temelja za postojanje tamne materije, što je iznova dokazano raznim opažanjima. Jedno od najvažnijih bilo je otkriće galaksije VIRGOHI21 2005. godine, gotovo u cijelosti sastavljene od tamne tvari.
2021. dobivena je najdetaljnija karta o raspodjeli tamne tvari koju je izradio teleskop Víctor M. Blanco, smješten u Čileu. Karta pokazuje da je tamna tvar mnogo raširenija u svemiru nego što se u početku vjerovalo, što otvara nove pristupe na polju astronomije i fizike.
Kako se promatra tamna tvar?
Budući da je tamna tvar zapravo prozirna, ne postoji metoda izravnog promatranja koja lako može dokazati njezino postojanje. Međutim, postoje i druge metode. Najkorišteniji su:
Gravitacijske leće
Gravitacijsko leće fenomen je koji se javlja kada se svjetlost vrlo udaljenog zvjezdana tijela iskrivi u prisutnosti drugog masivnog tijela, poput galaksije, planeta, Sunca itd.
Mjerenjem ovog izobličenja, koje je oblikovano poput krivulje, koristi se za određivanje mase predmeta koji ga je prouzročio. Korespondencija između mase i sjaja može ukazivati na prisutnost tamne materije jer što je veća svjetlost, to više tijela sadrži tamnu materiju.
Gama-zračni teleskopi
U središtu Mliječnog puta, naše galaksije, nalazi se vrlo intenzivan halo svjetlosti sastavljen od gama zraka koji se naziva Višak GeV Galaktičkog centra. I vjeruje se da taj halo generira tamna tvar koja se sama uništava.
Iako tamna tvar ne može emitirati ili odražavati svjetlost, postoji hipoteza da bi sudar dviju čestica tamne tvari mogao generirati emisiju gama zraka na vrlo slaboj skali. Taj se rezultat naziva "uništavanje tamne materije".
Gama-zračni teleskopi mapiraju svemir u potrazi za izvorom koji potječe od ove vrste osvijetljenosti i sumnja se da prilikom pronalaska gama-zraka pronalazi i tamnu materiju. Najpoznatiji je svemirski teleskop Fermi Gamma Ray.
Tamna energija
Iako se mogu miješati kao sinonimi, tamna materija i tamna energija dva su različita pojma.
Tamna energija oblik je energije koji postoji u svemiru i koji vrši takav odbojni pritisak da se suprotstavlja učinku gravitacije i doprinosi ubrzanom širenju svemira.
Tamna energija čini gotovo 70% mase u svemiru, ali kao i tamna tvar, još uvijek se puno ne zna o njenoj funkciji i sastavu.
I tamna energija i tamna tvar koegzistiraju u svemiru, ali to su dvije neovisne pojave.
Vidi također:
- Svemir
- mliječna staza
- Galaksija
