Pogledaj galaksiju, što vidiš? Vjerojatno puno zvijezda. I zakopani među tim zvijezdama, ako ste pogledali dovoljno pažljivo, mogli biste pronaći planete, crne rupe, bijele patuljke, asteroide i sve vrste različitih sitnih zazora. Uobičajeni galaktički milje.
Ono što ne biste vidjeli je ono što je većina te galaksije stvarno napravljen od. Ne biste vidjeli nevidljivo, skriveno. Ne biste vidjeli većinu te galaktičke mase. Ne biste vidjeli tamnu materiju.
Tamna pitanja najviše
Tamna materija hipotetički je oblik materije, a u toj hipotezi vi upravo u njoj plivate. Koliko možemo reći, temeljeno na desetljećima pažljivog, detaljnog promatranja svega, od kretanja zvijezda unutar galaksija do kretanja galaksija unutar grozdova do ranih trenutaka velikog praska do rasta strukture u cijelom svemiru (tj. , na tome smo stvarno naporno radili), naš kozmos nije ono što se čini na površini.
Glavni rezultat: većina sirovih stvari u našem svemiru jednostavno ne komunicira sa svjetlošću. Uobičajeno mu je ime "tamna tvar", ali bolje bi moglo biti ime nevidljiv smeta. Nismo baš sigurni o čemu se radi (još uvijek radimo na tom komadu), ali čini se da je tamna tvar neka vrsta mikroskopskih čestica koja preplavljuju svaku galaksiju i imputiraju je dodatnom masom. Budući da ta tamna tvar nema interakcije sa svjetlošću, nema nikakve veze s elektromagnetskom silom, što znači da jednostavno prolazi kroz normalnu materiju, a da ne primijeti niti jedan jedini bit.
Težina Ništa
Koliko je snažna ova mračna materija u smislu objašnjavanja dubokih i zbunjujućih problema u svemiru, ona ima i neke slabosti. Najznačajnije, kada astrofizičari pokreću računalne simulacije rasta galaksija - prateći njihovo nastajanje i evoluciju tijekom milijardi godina koristeći svu poznatu fiziku koja pretvara galaksiju u galaksiju - otkrivaju da tamna tvar zaista ima tendenciju, stvarno skupljaju do opsceno visoke gustoće u središtu tih galaksija.
To je samo po sebi lijepo i bahato predviđanje, ali ne podudara se sa opažanjima. Iako ne možemo izravno vidjeti tamnu materiju (zapamtite: nevidljivo), možemo vidjeti njezine učinke na sve ostalo, uključujući i normalnu materiju. Tamna tvar se možda ne igra elektromagnetskom igrom, ali govori s gravitacijom, jer je gravitacija super-prijateljska i sposobna je razgovarati sa svakom mrljicom mase i energije u cijelom svemiru.
Dakle, ako ispunite galaksiju tamnom materijom, a tamna tvar ima veliku težinu u središtu, tada će biti puno težina u središtu galaksije, uvlačeći se u okolni plin. Dok se taj plin komprimira na jezgri, smanjit će se i kolabirati, što će pokrenuti velike događaje formiranja zvijezda, iskočiti legla novih zvijezda.
Drugim riječima, jezgre galaksija trebaju imati nakupine molekularnih nakupina plina i zvijezda. I iako su galaktički centri doista vrlo bogata mjesta, oni to nisu da bogati.
Zaključak toga da banalno predviđanje o ponašanju tamne materije u galaktičkim jezgrama nije potpuna priča. Budući da imamo toliko drugih dobrih razloga da vjerujemo da je tamna tvar stvar, postavlja se pitanje: šta ju izbacuje iz srži?
Potresanje stvari
Dajte deset teorijskih fizika problem i oni će naći desetak rješenja. A u slučaju "sumornosti" jezgara tamne materije, uspjele su iskočiti svakakve zabavne objašnjenja. Možda je tamna tvar egzotičnija nego što smo mislili, sposobna da malo komunicira sama sa sobom pomoću nove pete sile prirode, izravnavajući se u srži. Možda je tamna tvar samo prirodno topla i energična i ima teško sakupljanje u središtu.
Koliko god te mogućnosti bile cool, možda je objašnjenje nešto svježije. Tamna materija može utjecati na ponašanje normalne materije putem gravitacije, a isto je i obrnuto. Iako je znatno manje glomaznije od svojih mračnih kolega, redovita materija našeg svemira može vući i povlačiti i širiti sve ostalo, pa makar i sitno.
Nedavno je tim astronoma proučavao nekoliko populacija patuljastih galaksija u kojima se najlakše može ispitati veza između tamne i normalne materije. Koristili su ove uzorke za potragu za bilo kakvim odnosima između formiranja zvijezda i središnje gustoće. U ovom scenariju, ako je galaksija doživjela mnogo nedavnih formiranja zvijezda, što bi pokrenulo eksplozivne vjetrove supernove i druge temperamentne izljeve, onda bi to izbacilo puno normalne materije iz jezgre, a gravitacija bi učinila svoje i povukla dio mračne materije zajedno s normalnim stvarima.
Studija je otkrila intrigantan rezultat: patuljaste galaksije s mnoštvom nedavnih formiranja zvijezda („nedavne“ su bile u posljednjih šest milijardi godina) imale su glatku središnju gustoću, dok su njihovi manje aktivni braća i sestre bili mnogo gušći u svojim središtima, favorizirajući ovu hipotezu da normalna materija doista može utjecati na tamu. Iako ovo u potpunosti ne rješava zagonetku prirode tamne materije, to je značajan korak naprijed.
Pročitajte još: "Tamna se materija zagrijava u patuljastim galaksijama"
