wszechświat
Autor: Bogdan Dobrescu i Don Lincoln | dodano: 2015-07-24
Tajemnica ukrytego kosmosu

Dominujące we Wszechświecie cząstki niewidocznej ciemnej materii mogą mieć niezwykłe właściwości i wiele odmian.

Przepiękny rotujący dysk galaktyki Andromedy, naszego kosmicznego sąsiada, stanowi wielką zagadkę. Zawrotnego tempa jego rotacji nie da się bowiem wyjaśnić przez zastosowanie znanych praw fizyki do materii, którą można zaobserwować w obrębie dysku. Zgodnie z nimi, grawitacja widocznej masy galaktyki powinna sprawiać, że gwiazdy na jej obrzeżach poruszają się wolniej niż w rzeczywistości. Gdyby materia widoczna była wszystkim, co się tam znajduje, Andromeda i niemal wszystkie równie szybko rotujące galaktyki po prostu nie miałyby prawa istnieć.

Kosmolodzy są przekonani, że jakiś niewidoczny rodzaj materii – ciemna materia – w otoczeniu i obrębie Andromedy oraz innych galaktyk dostarcza dodatkowej siły grawitacji odpowiedzialnej za ich obserwowaną szybką rotację. Ciemna materia, stanowiąca około 25% masy Wszechświata, pozwalałaby również wyjaśnić inne intrygujące jego aspekty, jak nadzwyczaj szybki ruch galaktyk w gromadach galaktyk, struktury materii powstające przy zderzeniach galaktyk czy też obserwacje soczewkowania grawitacyjnego – zakrzywienia promieni światła w polu grawitacyjnym – przez odległe galaktyki.

W najprostszych teoriach ciemnej materii postuluje się, że na niewidoczną masę składają się cząstki jednego, nieznanego dotąd rodzaju. Jednak pomimo prowadzonych od dziesięcioleci poszukiwań bezpośrednich dowodów na cząstki ciemnej materii, nikomu nie udało się wykazać jej istnienia. Ponadto zachodzą pewne sprzeczności pomiędzy tą prostą koncepcją a obserwacjami astronomicznymi. Te utrzymujące się rozbieżności w połączeniu z fiaskiem prób wykrycia tej nieuchwytnej substancji skłoniły naukowców do zakwestionowania tradycyjnych teorii i przyjęcia, że ciemna materia może być bardziej zróżnicowana. Zamiast cząstek jednego rodzaju miałby ich być cały asortyment. W końcu zwykła materia występuje w wielu różnych postaciach – być może zatem ciemna materia jest równie skomplikowana.

W ciągu ostatnich kilku lat badacze coraz bardziej podejrzewali, że jest kilka odmian ciemnej materii, oraz, co bodaj jeszcze bardziej intrygujące, że pozostaje ona pod silnym wpływem nieznanych dotąd oddziaływań, którym zwykła materia podlega bardzo słabo (bądź w ogóle). Być może najnowsze obserwacje zderzających się galaktyk potwierdzą wstępnie tę hipotezę i siły te pozwolą wyjaśnić niektóre z niezgodności pomiędzy fundamentalnym modelem ciemnej materii a obserwacjami. Gdyby faktycznie ciemna materia miała różnorodną postać, okazałoby się, że Wszechświat jest ciekawszy i bardziej skomplikowany niż to sobie zazwyczaj wyobrażają kosmolodzy. 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 08/2015 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
19
W 1912 r. urodził się George Emil Palade, amerykański cytolog, laureat Nagrody Nobla.
Warto przeczytać
Chwila bez biologii… nie istnieje. W nas i wokół nas kipi życie. Dlaczego by wobec tego nie poznać go bliżej, najlepiej we własnym laboratorium? By nie sięgać daleko, można zacząć od siebie.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Bogdan Dobrescu i Don Lincoln | dodano: 2015-07-24
Tajemnica ukrytego kosmosu

Dominujące we Wszechświecie cząstki niewidocznej ciemnej materii mogą mieć niezwykłe właściwości i wiele odmian.

Przepiękny rotujący dysk galaktyki Andromedy, naszego kosmicznego sąsiada, stanowi wielką zagadkę. Zawrotnego tempa jego rotacji nie da się bowiem wyjaśnić przez zastosowanie znanych praw fizyki do materii, którą można zaobserwować w obrębie dysku. Zgodnie z nimi, grawitacja widocznej masy galaktyki powinna sprawiać, że gwiazdy na jej obrzeżach poruszają się wolniej niż w rzeczywistości. Gdyby materia widoczna była wszystkim, co się tam znajduje, Andromeda i niemal wszystkie równie szybko rotujące galaktyki po prostu nie miałyby prawa istnieć.

Kosmolodzy są przekonani, że jakiś niewidoczny rodzaj materii – ciemna materia – w otoczeniu i obrębie Andromedy oraz innych galaktyk dostarcza dodatkowej siły grawitacji odpowiedzialnej za ich obserwowaną szybką rotację. Ciemna materia, stanowiąca około 25% masy Wszechświata, pozwalałaby również wyjaśnić inne intrygujące jego aspekty, jak nadzwyczaj szybki ruch galaktyk w gromadach galaktyk, struktury materii powstające przy zderzeniach galaktyk czy też obserwacje soczewkowania grawitacyjnego – zakrzywienia promieni światła w polu grawitacyjnym – przez odległe galaktyki.

W najprostszych teoriach ciemnej materii postuluje się, że na niewidoczną masę składają się cząstki jednego, nieznanego dotąd rodzaju. Jednak pomimo prowadzonych od dziesięcioleci poszukiwań bezpośrednich dowodów na cząstki ciemnej materii, nikomu nie udało się wykazać jej istnienia. Ponadto zachodzą pewne sprzeczności pomiędzy tą prostą koncepcją a obserwacjami astronomicznymi. Te utrzymujące się rozbieżności w połączeniu z fiaskiem prób wykrycia tej nieuchwytnej substancji skłoniły naukowców do zakwestionowania tradycyjnych teorii i przyjęcia, że ciemna materia może być bardziej zróżnicowana. Zamiast cząstek jednego rodzaju miałby ich być cały asortyment. W końcu zwykła materia występuje w wielu różnych postaciach – być może zatem ciemna materia jest równie skomplikowana.

W ciągu ostatnich kilku lat badacze coraz bardziej podejrzewali, że jest kilka odmian ciemnej materii, oraz, co bodaj jeszcze bardziej intrygujące, że pozostaje ona pod silnym wpływem nieznanych dotąd oddziaływań, którym zwykła materia podlega bardzo słabo (bądź w ogóle). Być może najnowsze obserwacje zderzających się galaktyk potwierdzą wstępnie tę hipotezę i siły te pozwolą wyjaśnić niektóre z niezgodności pomiędzy fundamentalnym modelem ciemnej materii a obserwacjami. Gdyby faktycznie ciemna materia miała różnorodną postać, okazałoby się, że Wszechświat jest ciekawszy i bardziej skomplikowany niż to sobie zazwyczaj wyobrażają kosmolodzy.