Šta su tamna materija i tamna energija?

Gledajući zvijezde, galaksije i svemir, lako je pomisliti da znamo dosta o onome što nas okružuje. Ali… stvarnost je daleko luđa.

Sve što možemo da vidimo – planete, zvijezde, galaksije, prašinu – čini manje od 5% svemira.

Šta je ostalih 95%? E pa, to su dvije najveće kosmičke misterije koje danas zbunjuju i fasciniraju naučnike širom svijeta:

• Tamna materija – nevidljiva supstanca koja drži galaksije na okupu.
• Tamna energija – misteriozna sila koja ubrzava širenje svemira.

Pripremi se – ulazimo u najmračnije tajne univerzuma.

Kako smo uopšte otkrili da nešto “nedostaje”?

Problem sa gravitacijom

Kada su astronomi posmatrali kako se galaksije okreću, primijetili su nešto čudno:

• Galaksije se okreću toliko brzo da bi se morale raspasti — ako bi postojala samo vidljiva materija.
• Međutim… one se ne raspadaju.

Postoji nešto što ih “drži na okupu”, nešto što ne vidimo — ali osjetimo kroz gravitaciju. To je prvi trag tamne materije.

Šta je tamna materija?

Ono što znamo:

• Ne emituje svjetlost, ne reflektuje je, ne apsorbuje je.
• Ne vidimo je, ali osjetimo njen gravitacijski uticaj.
• Čini oko 27% svemira.

Ono što ne znamo:

• Ne znamo šta je zapravo.
• Ne znamo od čega se sastoji.
• Ne možemo je direktno detektovati.

Teorije šta bi to moglo biti:

• Egzotične čestice koje još nismo otkrili (WIMP-ovi, axioni…).
• Primordialne crne rupe.
• Možda čak nešto potpuno izvan sadašnjeg okvira fizike.

Dokazi da tamna materija postoji

1. Rotacija galaksija – već pomenuto.
2. Gravitacijsko sočivo – masivni objekti savijaju svjetlost iza sebe više nego što bi to mogla obična materija.
3. Kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje – raspored fluktuacija pokazuje da tamna materija mora postojati.
4. Sudari galaksija (Bullet Cluster) – vidljiva materija i gravitacija se ponašaju kao da su odvojeni, što potvrđuje prisustvo nevidljive mase.

A šta je onda tamna energija?

Ako je tamna materija ono što drži svemir na okupu, tamna energija je ono što ga razvaljuje — tjera svemir da se širi sve brže i brže.

Ono što znamo:

• Čini čak 68% svemira.
• Djeluje suprotno gravitaciji — kao neka vrsta anti-gravitacije.
• Odgovorna je za ubrzano širenje svemira.

Kako smo je otkrili:

• Krajem 1990-ih naučnici su posmatrali udaljene supernove i otkrili da su dalje nego što bi trebalo biti — što znači da se svemir širi brže nego što se očekivalo.

Šta bi tamna energija mogla biti?

Iskreno… nemamo pojma. 🤷‍♂️ Ali postoje neke ideje:

• Kosmološka konstanta – neka vrsta energije vakuma, prisutna svuda u prostoru.
• Kvintesencija – dinamičko polje koje se mijenja tokom vremena.
• Pogrešno razumijevanje gravitacije – možda na velikim skalama gravitacija ne funkcioniše onako kako mislimo.

Kako tamna materija i tamna energija oblikuju svemir?

Bez tamne materije:

• Galaksije bi se raspale.
• Zvijezde ne bi mogle da ostanu zajedno u galaktičkim skupinama.

Bez tamne energije:

• Širenje svemira bi se usporavalo.
• Možda bi se svemir čak urušio nazad u Veliki kolaps.

Drugim riječima — bez ove dvije nevidljive sile, svemir kakav poznajemo ne bi postojao.

Zašto je ovo važno?

• Rješavanje misterije tamne materije i tamne energije nije samo zanimljivo, to je ključ za razumijevanje kako svemir funkcioniše, kako je nastao i kako će završiti.
• Ove misterije su možda i korak ka “Teoriji svega” — jednoj jedinoj teoriji koja bi objasnila sve sile i čestice u univerzumu.

Hoćemo li ikada otkriti odgovor?

Naučnici širom svijeta danas rade na ogromnim projektima:

• James Webb Space Telescope – traži tragove kroz formiranje galaksija.
• Large Hadron Collider (CERN) – pokušava stvoriti ili detektovati čestice tamne materije.
• Eksperimenti sa gravitacionim talasima – traže suptilne tragove nevidljivih sila.

Odgovor možda dođe za deset, pedeset ili stotinu godina… a možda je toliko van našeg poimanja da ga nikada nećemo shvatiti.

Svemir je veći misterij nego što smo mislili

Na kraju, shvatamo nešto fascinantno i pomalo zastrašujuće:

• Sve što vidimo — zvijezde, planete, galaksije, ljudi — čini tek 5% univerzuma.
• Ostalih 95% je potpuna misterija.

Mi, kao mala tačkica u ogromnom svemiru, tek smo počeli da grebemo po površini tih tajni.