Tamna materija
Promatranja pokazuju kako je svemir velikim dijelom sačinjen od neke vrste nepoznate materije. Astronomi pokušavaju ‘izvagati’ svemir na različite načine, oni promatraju efekte tamne materije (tvari) na astronomske objekte različitih veličina.
Postojanje tamna materije je prvi puta predloženo od strane Nizozemskog astronoma Jana Oorta 1930-ih kada je promatrao kretanja zvijezda u Sučevoj blizini. Budući da se galaksije nisu raspadale, on je zaključio kako mora postojati mnogo materije koja bi zadržala zvijezde od odlaska iz centra galaksija. Oort je pretpostavio kako u Sunčevoj blizini postoji tri puta više tamne materije od one koja nam je poznata.
Jači dokazi došli su kasnije kada su astronomi (Rubin, Freeman, Peebles i drugi) mjerili rotacijske krivulje galaksija. Proučavanjem rezultata, astronomi mogu pretpostaviti kako je tamna energija raspodijeljena.
Proces radi ovako: Newtonov zakon gravitacije kaže kako zvijezde koje kruže u blizini centra galaksije dramatično usporavaju kada se udaljavaju od centra. Ali rotacijske krivulje galaksija su ‘plosnate’, što znači da zvijezde kruže oko svoje osi stalnom brzinom, neovisno o tomu koliko su udaljene od centra. Najlogičnije objašnjenje za ovo je da masivne sferne oreole tamne materija okružuju vidljivu materiju u galaksijama.
Ostali dokazi o postojanju tamne materije dolaze iz proučavanja galaktičkih skupova. Također u tridesetim godinama 20. stoljeća američki astronom Fritz Zwicky zaključio je kako su brzine galaksija mnogo veće od očekivanih. Mjerenja je obavio na zviježđu Berenikina kosa (skup Coma) uz pomoću Dopplerovog efekta ,te zaključio kako su brzine 10 do 100 puta veće od očekivanih.
Od čega se sastoji tamna materija?
Što onda sačinjava tamnu materiju? Do sada se astronomi nisu usuglasili po ovom pitanju. Mogućnosti je mnogo, i svake od tih mogućnosti imaju svoje prednosti i nedostatke u objašnjavanju astronomskih zapažanja.
Od čega god da se sastoji tamna materija, ona sa sobom nosi ogromne implikacije važne za strukturu i budućnost svemira. Najmanje 90% svemirske materije sastoji je barionske(Barioni su čestice koje se sastoje od tri kvarka koji su u interakciji preko jake nuklearne sile, te uključuju protone i neutrone) i ne barionske tamne tvari (tzv. Egzotične čestice, npr. neutrini).
Ne barionska tamna materija sastoji se od dva osnovna tipa: vruća tamna tvar (eng: Hot Dark Matter, HDM) i hladna tamna tvar (eng: Cold Dark Matter, CDM). Već spomenuti neutrini najočigledniji su predstavnici vruće tamne tvari, dok bi se hladna tamna tvar trebala sastojati od teških čestica (WIMPS – Weakly interacting massive particles) koje se gibaju relativno sporo.
Barionska tamna materija, koja predstavlja mali postotak, uključuje kompaktne masivne objekte u haloima (eng. MACHO-Massive compact halo objects). Ona uključuje mrtve zvijezde, smeđe patuljke i planete.
Svemir dominiran vrućim tamnom materijom pretpostavljao bi postojanje malo materije između galaktičkih skupova. Posljednja promatranja pokazala su kako je mala vjerojatnost ispravnosti ovakvog vjerovanja.
Stoga, velika većina tamne materije mora da postoji u nekom obliku hladne tamne tvari. Trenutna istraživanja nam govore kako su šanse zasigurno na strani masivnih, egzotičnih i relativno sporo gibajući čestica.
No, za sada, astronomi još uvijek moraju napraviti veliki iskorak u razumijevanju tamne materije kako bi sa sigurnošću mogli identificirati njen sastav.
