Klausimas apie Visatos kilmę, jos praeitį ir ateitį jaudina žmones nuo neatmenamų laikų. Daugelį amžių atsirado ir paneigtos teorijos, siūlančios pasaulio vaizdą, pagrįstą žinomais duomenimis. Esminis sukrėtimas mokslo pasauliui buvo Einšteino reliatyvumo teorija. Ji taip pat labai prisidėjo prie procesų, kurie formuoja Visatą, supratimo. Tačiau reliatyvumo teorija negalėjo pretenduoti į galutinę tiesą, kuri nereikalauja jokių papildymų. Tobulėjančios technologijos leido astronomams padaryti anksčiau neįsivaizduojamų atradimų, kuriems reikėjo naujos teorinės bazės arba gerokai išplėsti esamas nuostatas. Vienas iš tokių reiškinių yra tamsioji medžiaga. Bet pirmiausia pirmiausia.
Praėjusių dienų atvejai
Norėdami suprasti terminą „tamsioji materija“, grįžkime į praėjusio amžiaus pradžią. Tuo metu vyravo Visatos kaip stacionarios struktūros idėja. Tuo tarpu bendroji reliatyvumo teorija (GR) darė prielaidą, kad anksčiau ar vėliau traukos jėga prives prie visų erdvės objektų „sulipimo“į vieną rutulį, tai atsitiks taip.vadinamas gravitaciniu kolapsu. Tarp kosminių objektų nėra atstumiančių jėgų. Abipusę trauką kompensuoja išcentrinės jėgos, kurios sukuria nuolatinį žvaigždžių, planetų ir kitų kūnų judėjimą. Tokiu būdu išlaikomas sistemos balansas.
Siekdamas užkirsti kelią teoriniam Visatos žlugimui, Einšteinas įvedė kosmologinę konstantą – vertę, kuri atveda sistemą į reikiamą stacionarią būseną, tačiau tuo pat metu iš tikrųjų yra išrasta, neturinti jokio akivaizdaus pagrindo.
Plečiasi visata
Friedmano ir Hablo skaičiavimai ir atradimai parodė, kad nereikia pažeisti harmoningų bendrosios reliatyvumo teorijos lygčių naudojant naują konstantą. Įrodyta, o šiandien šis faktas praktiškai nekelia abejonių, kad Visata plečiasi, kažkada turėjo pradžią, o apie stacionarumą negali būti nė kalbos. Tolesnė kosmologijos raida paskatino Didžiojo sprogimo teorijos atsiradimą. Pagrindinis naujų prielaidų patvirtinimas yra pastebėtas atstumo tarp galaktikų padidėjimas laikui bėgant. Išmatavus gretimų kosminių sistemų vienas nuo kito pašalinimo greitį, buvo suformuota hipotezė, kad egzistuoja tamsioji medžiaga ir tamsioji energija.
Duomenys neatitinka teorijos
Fritzas Zwicky 1931 m., o paskui Janas Oortas 1932 m. ir septintajame dešimtmetyje skaičiavo tolimoje spiečių esančią galaktikų materijos masę ir jos santykį su jų pasišalinimo viena nuo kitos greičiu. Kartkartėmis mokslininkai prieidavo prie tų pačių išvadų: tokio kiekio medžiagos neužtenka, kad jos sukurta gravitacija galėtų išlaikyti.kartu galaktikos, judančios tokiu dideliu greičiu. Zwicky ir Oortas pasiūlė, kad yra paslėpta masė, tamsioji Visatos materija, kuri neleidžia kosmoso objektams išsisklaidyti skirtingomis kryptimis.
Tačiau šią hipotezę mokslo pasaulis pripažino tik aštuntajame dešimtmetyje, paskelbus Veros Rubin darbo rezultatus.
Ji sukūrė sukimosi kreives, kurios aiškiai parodo galaktikos materijos judėjimo greičio priklausomybę nuo atstumo, skiriančio ją nuo sistemos centro. Priešingai teorinėms prielaidoms, paaiškėjo, kad žvaigždžių greičiai tolstant nuo galaktikos centro ne mažėja, o didėja. Tokį šviesuolių elgesį būtų galima paaiškinti tik aureolės buvimu galaktikoje, kuri užpildyta tamsiąja medžiaga. Taigi astronomija susiduria su visiškai neištirta visatos dalimi.
Savybės ir sudėtis
Tamsioji ši materija vadinama todėl, kad jos negalima pamatyti jokiomis esamomis priemonėmis. Jos buvimas atpažįstamas pagal netiesioginį ženklą: tamsioji materija sukuria gravitacinį lauką, tačiau neskleidžia visiškai elektromagnetinių bangų.
Svarbiausia mokslininkams iškilusi užduotis buvo gauti atsakymą į klausimą, iš ko susideda ši medžiaga. Astrofizikai bandė jį „užpildyti“įprasta barionine medžiaga (barioninė medžiaga susideda iš daugiau ar mažiau ištirtų protonų, neutronų ir elektronų). Tamsioje galaktikų aureolėje buvo kompaktiškos, silpnai spinduliuojančios tokio tipo žvaigždėsrudos nykštukės ir didžiulės planetos, esančios arti Jupiterio. Tačiau šios prielaidos neatlaikė patikrinimo. Barioninė medžiaga, pažįstama ir žinoma, negali atlikti reikšmingo vaidmens paslėptoje galaktikų masėje.
Šiandien fizika ieško nežinomų komponentų. Praktiniai mokslininkų tyrimai remiasi mikrokosmoso supersimetrijos teorija, pagal kurią kiekvienai žinomai dalelei yra supersimetrinė pora. Tai yra tie, kurie sudaro tamsiąją medžiagą. Tačiau įrodymų apie tokių dalelių egzistavimą kol kas negauta, galbūt tai artimiausios ateities reikalas.
Tamsioji energija
Naujo tipo materijos atradimas nesibaigė staigmenomis, kurias Visata paruošė mokslininkams. 1998 metais astrofizikai turėjo dar vieną galimybę palyginti teorijų duomenis su faktais. Šie metai buvo pažymėti supernovos sprogimu toli nuo mūsų esančioje galaktikoje.
Astronomai išmatavo atstumą iki jos ir buvo nepaprastai nustebinti gautais duomenimis: žvaigždė įsiliepsnojo daug toliau, nei turėjo būti pagal esamą teoriją. Paaiškėjo, kad laikui bėgant Visatos plėtimosi greitis didėja: dabar jis daug didesnis nei buvo prieš 14 milijardų metų, kai tariamai įvyko Didysis sprogimas.
Kaip žinote, norint pagreitinti kūno judėjimą, jam reikia perduoti energiją. Jėga, dėl kurios visata plečiasi greičiau, tapo žinoma kaip tamsioji energija. Tai ne mažiau paslaptinga kosmoso dalis nei tamsioji materija. Žinoma tik tai, kad tai būdingavienodas pasiskirstymas visoje visatoje, o jo poveikį galima užfiksuoti tik dideliais kosminiais atstumais.
Ir vėl kosmologinė konstanta
Tamsioji energija sukrėtė Didžiojo sprogimo teoriją. Dalis mokslo pasaulio skeptiškai vertina tokios medžiagos galimybę ir jos sukeltą plėtimosi pagreitį. Kai kurie astrofizikai bando atgaivinti užmirštą Einšteino kosmologinę konstantą, kuri vėlgi iš didelės mokslinės klaidos gali patekti į darbo hipotezių skaičių. Jo buvimas lygtyse sukuria antigravitaciją, o tai lemia plėtimosi pagreitį. Tačiau kai kurios kosmologinės konstantos buvimo pasekmės nesutampa su stebėjimo duomenimis.
Šiandien tamsioji medžiaga ir tamsioji energija, kurios sudaro didžiąją visatos materijos dalį, yra mokslininkų paslaptys. Nėra vieno atsakymo į klausimą apie jų prigimtį. Be to, galbūt tai ne paskutinė paslaptis, kurią nuo mūsų slepia kosmosas. Tamsioji medžiaga ir energija gali tapti naujų atradimų, galinčių pakeisti mūsų supratimą apie Visatos sandarą, slenksčiu.
