Mes po truputį vis geriau suprantame Visatą ir jos veikimo dėsnius. Tačiau ten yra didžiulė nematoma jėga, vadinama tamsiąja medžiaga, apie kurią mes praktiškai nieko nežinome. Ji niekada nebuvo aptikta, jos egzistavimas grįstas vien spėlionėmis.
Mes po truputį vis geriau suprantame Visatą ir jos veikimo dėsnius. Tačiau ten yra didžiulė nematoma jėga, vadinama tamsiąja medžiaga, apie kurią mes praktiškai nieko nežinome, rašo „Deutsche Welle“ (DW).
Ji niekada nebuvo aptikta, jos egzistavimas grįstas vien spėlionėmis. Tačiau mokslininkai apskaičiavo, kad iki 85 proc. Visatos materijos gali būti sudaryta iš vadinamosios tamsiosios medžiagos.
Mokslininkai negali tiksliai apibrėžti tamsiosios medžiagos, tačiau tai neatgraso jų nuo paieškų. Ties šiuo klausimu dirba ir didžiausias bei naujausias įrenginys – Jameso Webbo kosminis teleskopas.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Praėjus vos kelioms akimirkoms po to, kai 2022 m. liepos 12 d. buvo paskelbti pirmieji teleskopu užfiksuoti vaizdai, Kai`us Noeske pasakė nemažai paslaptingų, bet realių dalykų.
Darmštate (Vokietija) įsikūrusio Europos kosmoso stebėjimo centro (ESOC) astronomas K. Noeske atkreipė dėmesį į Stephano kvinteto – penkių galaktikų grupės – atvaizdą, kokio iki šiol nebuvo tekę matyti.
„Yra daug dalykų, kurių mes nežinome. Ir mes nežinome to, ko nežinome. [Bet] vienas iš tų dalykų gali būti tamsioji medžiaga“, – sakė jis.
Netikėtas atradimas
19 amžiuje škotų ir airių fizikas Lordas Kelvinas, remdamasis žvaigždžių judėjimo apie galaktikos centrą greičio skaičiavimais, norėjo įvertinti mūsų galaktikos – Paukščių Tako – masę.
Tačiau Kelvinas rado duomenų neatitikimų ar anomalijų – dalykų, kurių nebuvo įmanoma paaiškinti ir kurie buvo priskirti mūsų nematomiems „tamsiems kūnams“.
„Panašu, kad galaktika sukasi daug greičiau, nei turėtų, remiantis skaičiavimais“, – aiškina Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN) teoretikas Tevongas You.
Anot jo, teorija teigia, kad yra „nematoma materija“, apsprendžianti greitį, kuriuo mūsų galaktika sukasi. Tai gali būti pasakytina ir apie kitas galaktikas.
Pastebėta, kad žvaigždės keliauja didesniu nei numatyta greičiu, ypač galaktikų pakraščiuose. Ir tai yra keista.
Žvaigždės turėtų atsilaisvinti ir „išskristi“
Įsivaizduokite, kad prie akmens pririšote virvelę ir sukate jį dideliu greičiu. Akmuo atsilaisvintų ir nuskristų, pasiekęs didesnį nei tam tikras slenkstis greitį, – tašką, kai virvelė tampa per silpna, kad išlaikytų akmenį, nes akmuo įsigreitina ir įgyja daugiau jėgos.
Tačiau astronomai pastebėjo žvaigždes, kurios ir toliau sukasi aplink galaktikos centrą, net ir po to, kai prie galaktikos jas laikiusi „virvelė“ nutrūksta ir žvaigždė, pagal viską, turėtų „nuskristi“.
Astronomai šį reiškinį gali paaiškinti tik tuo, kad turi būti kažkokia nematoma medžiaga, laikanti žvaigždes galaktikos pasiekiamumo ribose. Ar tai gali būti toji sunkiai aptinkama tamsioji medžiaga?
Šis klausimas lieka neatsakytas. Tuo labiau, kad yra ir daugiau anomalijų, tokių kaip kai kurių galaktikų, įskaitant ir mūsų Paukščių Taką, forma, kurios iki šiol nėra paaiškintos.
Mes nematome tamsiosios medžiagos, bet galime pamatyti jos poveikį
Mokslininkų teigimu, šios medžiagos nematome ir neaptinkame todėl, kad ji nesąveikauja su elektromagnetinėmis jėgomis, – tokiais dalykais kaip matoma šviesa, rentgeno spinduliai ar radijo bangos.
Anot jų, vis dėlto galime stebėti tam tikrą tamsiosios medžiagos poveikį per jos gravitacinę jėgą.
Tačiau mes vis tiek norime aptikti tamsiąją medžiagą. Ir štai čia mums gali pasitarnauti CERN Didysis hadronų greitintuvas (angl. Large Hadron Collider (LHC)). Tevongas You ir kiti CERN mokslininkai mano, kad LHC yra geriausia mūsų galimybė aptikti tamsiąją medžiagą.
Prieš dešimtmetį LHC eksperimentai įrodė Standartinį dalelių fizikos modelį, padėję aptikti Higgso bozoną – dalelę, kuri iki tol atrodė neaptinkama.
Standartinis modelis – tai idėja, kad visatoje viskas sudaryta iš kelių pagrindinių dalelių ir kad jas valdo keturios pagrindinės jėgos – stiprioji jėga, silpnoji jėga, elektromagnetinė jėga ir gravitacinė jėga.
Tevongo You manymu, LHC gali padėti išspręsti tamsiosios medžiagos paslaptį. Tačiau jau dabar jis įtaria, kad tamsioji medžiaga nebus panaši į Standartinio modelio daleles.
„Ji turi sąveikauti labai silpnai. Ji negali sąveikauti su šviesa ar elektromagnetizmu. Ji negali sąveikauti su stipriąja jėga, ji gali sąveikauti per silpnąją jėgą, kuri sukelia radioaktyvumą“, – aiškino Tevongas You.
Jei jums tai skamba kaip paukščių kalba, neišsigąskite, jūs tokie ne vieni. Mokslininkai patys vis dar bando tai išsiaiškinti.
Tamsiosios medžiagos matavimas pagal tai, ko trūksta
Didysis hadronų greitintuvas nukreipia daleles vienas į kitas, kad šios susidurtų. Susidūrimų metu susidaro nuolaužos, kurias sugauna dalelių detektoriai.
Panašiai kaip sumušus du obuolius vienas į kitą jų dalelės pasklistų į visas puses ir užtykštų ant sienų ir grindų. Tie obuolių gabaliukai vis dar būtų vaisius, tačiau tuo pačiu metu jie būtų tapę ir kažkuo kitu. Jei surinktume visus obuolių gabaliukus, įskaitant sultis, teoriškai turėtume viską, ko reikia pradiniams obuoliams atkurti.
Tas pats pasakytina ir apie elementariąsias daleles. Mes jas trenkiame vienas į kitas, jos suskyla ir jų dalelės nusėda ant LHC detektorių, o jei norėtume jas vėl sujungti, turėtume surinkti visus gabalėlius, kurie sudarė pradines daleles.
O kas, jei staiga paaiškės, kad kažko trūksta... ypač jei trūksta energijos ar masės, nes energija taip pat yra žinoma... Na, kalbant apie dalelių fiziką, mokslininkai yra linkę manyti, kad ten taip pat turėtų būti kažkokia tamsioji arba nematoma medžiaga – elementai, kurių mes nematome, bet kurie yra labai svarbus visumos komponentas.
CERN eksperimentus vykdantis ir dalelių detektorius kuriantis fizikas Andre Davidas sako, kad jei po susidūrimo trūksta energijos, tikėtina, kad ta energija buvo perkelta į tamsiąją medžiagą.
„Higgso bozonas sąveikauja su visais kitais elementais, turinčiais masę. Tad tamsioji medžiaga [taip pat] turi turėti masę, kad darytų tokį poveikį, kokį matome galaktikose“, – aiškina A. Davidas.
Naujos tamsiosios medžiagos teorijos
Kai kurie mokslininkai teigia, kad jei Visatoje būtų nematomų jėgų, mes jau būtume jas radę o turint omenyje, kad tų jėgų neaptikome, jie siūlo mąstyti už Standartinio modelio ribų.
Vienas iš tokių mokslininkų yra fizikas Mordehai Milgromas. Jis sukūrė alternatyvią gravitacijos teoriją, kuri teigia, kad skirtingu atstumu nuo galaktikos šerdies gravitacinė jėga veikia skirtingai.
Nors Niutono gravitacijos teorija paaiškina daugumą didžiųjų judėjimų kosmose, Milgromo modifikuota Niutono dinamika teigia, kad jėga veikia kitaip, kai yra silpna, pavyzdžiui, galaktikos pakraštyje.
Šios teorijos šalininkai teigia, kad ji geriau nei Niutono teorija paaiškina galaktikų sukimąsi ir žvaigždžių greitį.
Tačiau mes vis dar nežinome, ar kada nors atrasime tamsiąją medžiagą, ar įrodysime Milgromo modifikuotą Niutono dinamiką. Mes žinome tik tiek, kad mūsų visatos suvokimas toli gražu nėra išsamus.
