Mes visi apie tai girdėjome tamsiosios materijos - tas paslaptingasis kosmoso „daiktas“ kuris iki šiol nebuvo tiesiogiai aptiktas, bet gali būti nustatomas jo gravitacinis poveikis „normaliai“ (tai, ką mokslininkai vadina „baryonine“) materijai. Astronomai žino, kad tai svarbu ir jis vaidina tam tikrą vaidmenį, bet koks tas vaidmuo?
Mūsų visatoje tamsiosios medžiagos nusveria normaliąsias medžiagas - kasdienį daiktą, kurį matome aplink mus, koeficientu nuo 6 iki 1. Viso to materijos gravitacinis poveikis sulaiko galaktikas ir galaktikų sankaupas. Kiekvieną galaktiką supa tamsiosios medžiagos halogenas, kuris sveria net trilijoną saulės ir tęsiasi šimtus tūkstančių šviesmečių.
Didžiausias tamsiosios medžiagos klausimas yra: iš ko ji pagaminta? Ar tai vadinamoji „karštoji“ tamsiosios medžiagos? Arba „šalta“ tamsi medžiaga? Astronomai vis dar bando tai išsiaiškinti. Tamsiosios medžiagos negalima pamatyti, jausti, paragauti, užuosti ar atvaizduoti. Tačiau jį galima aptikti pagal jo įtaką kitai visatos medžiagai. Tai apima jos gravitacinį trauką. Tačiau yra ir kitų tamsiosios materijos aspektų, nei tyrinėtojai vis dar atranda ir paaiškina. Gavę gerą supratimą, kas tai iš tikrųjų yra, tai yra, iš kokių dalelių jis pagamintas, jie galės tai išsamiau apibūdinti. Tai tik laiko klausimas, kol tai įvyks.
Galaktikos, tamsioji medžiaga ir juodosios skylės
Astronomai žino tam tikrus dalykus apie galaktikas: jie turi žvaigždžių, planetų, ūkų, juodųjų skylių ir daug tamsiosios medžiagos. Kiekviena didžiulė galaktika turi Juodoji skylė jo centre. Kuo aštresnė galaktika, tuo didesnė jos juodoji skylė. Bet kaip abu yra susiję? Juk juodoji skylė yra milijonus kartų mažesnė ir ne tokia masyvi kaip jos namų galaktika. Astronomai tyrinėja futbolo formos žvaigždžių kolekcijas, vadinamas elipsinėmis galaktikomis, kad suprastų galaktikos ir jos juodosios skylės ryšį. Pasirodo, nematoma tamsiosios materijos ranka kažkaip daro įtaką juodųjų skylių augimui ir galaktikų susidarymui. Šio klausimo, kurio mes nematome ar neliesime, egzistavimą iš pradžių postulmavo astronomas Fritzas Zwicky XX amžiaus pradžioje, o vėliau stebėjo ir patikrino stebėtojų komanda vadovaujama astronomo Vera Rubino.
Elipsės formos galaktikos yra maždaug kiaušinių formos žvaigždžių kolekcijos, kurių širdyse yra juodos skylės. Mokslininkai naudojo žvaigždžių judesius kaip būdą pasverti galaktikų centrines juodąsias skyles. Galaktikas supančių karštų dujų rentgeno matavimai padėjo pasverti tamsiosios medžiagos halogeną. Pasirodo, kuo daugiau tamsiųjų medžiagų galaktika turi, tuo daugiau karštų dujų ji gali sulaikyti. Taigi galaktikoje, kurioje yra didelis tamsiosios materijos „halo“, supančio ją, ryšys tarp jų yra stipresnis nei santykis tarp juodosios skylės ir galaktikos žvaigždžių.
Šis ryšys tikriausiai susijęs su tuo, kaip auga elipsinės galaktikos. Jie susidaro tada mažesnės galaktikos susilieja, o žvaigždės ir tamsiosios medžiagos susimaišo ir susimaišo. Kadangi tamsiosios materijos nusveria visa kita, ji formuoja naujai suformuotą elipsinę galaktiką ir nukreipia centrinės juodosios skylės augimą. Susijungimas sukuria gravitacinį planą, kuriuo vadovausis galaktika, žvaigždės ir juodoji skylė, kad galėtų susikurti patys.
Tamsioji materija ir kitos galaktikos
Astronomai tvirtai įtaria, kad tamsiosios medžiagos turi įtakos ir kitų tipų galaktikų augimui. Naujausi teoriniai tamsiosios medžiagos ir jos įtakos galaktikos objektams tyrimai rodo, kad pati Žemė, o gal net ir gyva atramos, tam tikru būdu paveiktos tamsiosios materijos, kai mūsų Saulė ir planetos keliavo per galaktiką per šimtus milijonų metų.
Galaktikos diskas Paukščių Tako galaktika kur gyvena mūsų Saulės sistema - yra perpildyta žvaigždžių ir dujų bei dulkių debesų, taip pat koncentracija netobulios tamsiosios medžiagos - mažos subatominės dalelės, kurias galima aptikti tik jų gravitacijos dėka efektai. Žemei (ir spėjamai planetų sistemoms aplink kitas žvaigždes) keliaujant per diską, tamsioji materija kaupimasis sutrikdo tolimų kometų orbitas, siunčia jas į susidūrimo kursus su planetos.
Tamsioji materija ir mūsų planeta
Taip pat atrodo, kad tamsiosios medžiagos gali kauptis Žemės šerdyje. Galiausiai tamsiosios medžiagos dalelės sunaikina viena kitą, išskirdamos didelę šilumą. Šiluma, susidariusi sunaikinus tamsiąją medžiagą Žemės šerdyje, gali sukelti tokius įvykius kaip ugnikalnis išsiveržimai, kalnų statyba, magnetinio lauko pasikeitimas ir jūros lygio pokyčiai, kurie taip pat rodo viršūnes kas 30 milijonas metų.
Panašu, kad tamsioji materija visatoje turi daug ką atsakyti. Tai nepaprastai efektyvi medžiaga, nors ji dar nebuvo matyta. Jo nematoma ranka jaučiama visur.