Tamna materija jedna je od najvećih misterija savremene fizike. Iako je ne možemo direktno vidjeti, o njenom postojanju zaključujemo na osnovu gravitacijskog djelovanja na kretanje galaksija i formiranje velikih struktura u svemiru.
Prema standardnom kosmološkom modelu, tamna materija predstavlja svojevrsnu gravitacijsku „skelu“ koja omogućava da se galaksije i ogromne strukture u svemiru formiraju i grupišu.
Ipak, pojedina kosmološka mjerenja ukazuju na moguća odstupanja između posmatranog razvoja struktura u svemiru i predviđanja standardnog modela. Zbog toga naučnici razmatraju mogućnost da, osim gravitacije, postoji još neka interakcija unutar takozvanog tamnog sektora.
Može li postojati dodatna sila?
Nedavna istraživanja razmatraju mogućnost da bi čestice tamne materije mogle međusobno djelovati putem dodatne, skrivene sile.
Tim fizičara detaljno je ispitao jednu od jednostavnijih verzija takvog modela.
Na prvi pogled logika djeluje jednostavno: ako između čestica tamne materije postoji dodatna privlačna sila, one bi se trebale brže grupisati i tako ubrzati stvaranje struktura u svemiru.
„Prvo što biste očekivali jeste da bi dodatna privlačna sila između čestica tamne materije trebala omogućiti brži rast struktura“, objašnjava teorijski fizičar Zachary Weiner s Perimeter Institutea za teorijsku fiziku u Kanadi.
Međutim, istraživanje pokazuje da bi se moglo dogoditi nešto neočekivano.
Tamna materija bi mogla postajati „lakša“
Prema modelima koje su analizirali istraživači, dodatna sila zaista bi mogla pojačati grupisanje tamne materije.
Istovremeno, ista interakcija mogla bi utjecati na efektivnu masu čestica tamne materije tokom širenja svemira.
Zbog toga bi se gustoća tamne materije mogla smanjivati brže nego u standardnom modelu.
Rezultat je neočekivan: umjesto da dodatna sila nužno ubrza rast kosmičkih struktura, njen učinak mogao bi biti djelimično ili gotovo potpuno poništen, a u nekim slučajevima rast struktura čak i usporen.
„Svemir je često mnogo suptilniji nego što nam intuicija govori. Upravo zato moramo nastaviti testirati ove ideje“, kaže Weiner.
Šta je „tamna sila“?
Naučnici ne isključuju mogućnost postojanja dodatne sile unutar tamnog sektora, ali zasad nema potvrde da takva sila zaista postoji.
Novi modeli pokazuju kako bi takva interakcija mogla utjecati na razvoj kosmičkih struktura i kakva ograničenja postoje za takve teorije.
Teorijski modeli moraju se uklopiti u postojeća mjerenja kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja, strukture svemira i brzine njegovog širenja.
Za razliku od tamne materije, koja se povezuje s gravitacijskim „kosturom“ galaksija i kosmičkih struktura, tamna energija povezuje se s ubrzanim širenjem svemira.
Tamna materija i tamna energija zajedno čine oko 95 posto ukupnog sadržaja mase i energije svemira, zbog čega bi svako novo otkriće o njihovoj prirodi moglo imati veliki značaj za razumijevanje kosmosa.
Naučnici tek otkrivaju šta se krije u tamnom sektoru
„Ono što zaista znamo o tamnoj materiji do sada smo naučili samo kroz njene gravitacijske efekte“, kaže Weiner.
To ostavlja otvorenom mogućnost da tamna materija ima i druge interakcije koje su skrivene od obične materije.
Ipak, istraživanje ima ograničenja. Modeli korišteni u studiji odnose se na relativno jednostavne režime razvoja struktura, dok su stvarne interakcije u svemiru znatno složenije.
Zato će buduće simulacije i preciznija posmatranja teleskopima biti ključni za provjeru ovih ideja.
Ako se u budućnosti potvrdi da tamna materija zaista ima dodatnu interakciju unutar tamnog sektora, to bi moglo promijeniti način na koji razumijemo nastanak galaksija, razvoj kosmičkih struktura i evoluciju svemira.