Din misterele materiei întunecate: există ea cu adevărat sau doar gravitaţia acţionează ciudat şi diferit în spaţiul cosmic?

780 vizualizari
Foto: flickr.com (Commons Creative – free)

Materia întunecată („Dark Matter” în limba engleză), prin natura sa, este nevăzută. N-o putem observa cu telescoape și nici fizicienii particulelor nu au avut noroc s-o detecteze prin experimente. Dar de ce fizicienii cred că cea mai mare parte a masei Universului este formată mai degrabă din materie întunecată decât din materia convențională, care cuprinde stelele, planetele și toate celelalte obiecte vizibile din cerul nostru?

Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să facem o mică istorie. În tot Universul observabil vedem obiecte cereşti care călătoresc pe orbite, aflându-se sub influența gravitaţiei. La fel cum Pământul orbitează Soarele, Soarele orbitează centrul galaxiei noastre. Viteza necesară pentru a menține un corp ceresc în orbită este proporţional cu masa și distanța. De exemplu, în sistemul nostru solar, Pământul se mișcă cu 30 km pe secundă, în timp ce planetele cele mai îndepărtate se rotesc cu câțiva kilometri pe secundă.

Galaxia noastră este incredibil de masivă, așa că Soarele o orbitează la 230 km pe secundă, în pofida faptului că se află la 26.700 de ani-lumină de centrul galaxiei noastre. Cu toate acestea, pe măsură ce ne îndepărtăm de centrul galaxiei noastre, viteza orbitală a stelelor rămâne aproximativ constantă. De ce?

Spre deosebire de sistemul nostru solar, a cărui masă este dominată de Soare, masa din galaxia noastră este răspândită pe o distanţă de zeci de mii de ani-lumină. Pe măsură ce ne îndepărtăm la distanțe mai mari de centrul galactic, masa stelelor și a gazelor din această rază creşte. Poate această masă suplimentară să explice vitezele mari ale celor mai îndepărtate stele din galaxia noastră? Nu poate.

În anii 1960, astronomul american Vera Rubin a măsurat viteza orbitală în galaxia Andromeda (galaxia de lângă Calea Lactee), la distanțe de 70.000 de ani-lumină de centrul acelei galaxii. În ciuda faptului că această distanță depășește cu mult volumul stelelor și gazelor din Andromeda, viteza orbitală a rămas la fel: 250 km/s.

Dar acest fenomen nu este unic pentru galaxiile individuale. În anii ’30, astronomul elvețiano-american Fritz Zwicky a descoperit că galaxiile orbitând grupuri mari de galaxii se mișcau mult mai repede decât se aștepta.

Ce se întâmplă? O posibilitate ar fi ca o mare cantitate de masă invizibilă să existe dincolo de stele și gaze. Aceasta este materia întunecată. Într-adevăr, cercetările ulterioare au indicat faptul că există mai multă materie întunecată în Univers decât materia convențională.

Incapacitatea noastră de a vedea sau de a detecta materia întunecată oferă indicii despre cum se comportă ea. Materia întunecată trebuie să aibă puține interacțiuni cu sine și cu materia convențională; altfel am fi detectat-o ​​emitând lumină și interacționând cu alte particule.

Întrucât materia întunecată interacționează în cea mai mare parte doar prin gravitație, are unele proprietăți curioase. Un nor de gaz fierbinte în spațiul cosmic poate pierde energie prin emiterea de lumină și, astfel, să se răcească. În schimb, materia întunecată nu poate pierde energie prin emiterea de lumină. Astfel, în timp ce materia convențională se poate prăbuși în obiecte dense precum stelele și planetele, materia întunecată rămâne mai difuză.

Există o alternativă la materia întunecată? Îi deducem prezența folosind gravitația, dar ce se întâmplă dacă înțelegerea noastră despre gravitate este greșită? Poate că gravitația este mai puternică la distanțe mari decât credem şi aşadar nu e vorba de nicio „materie întunecată”…