Tähän mennessä tutkijat eivät ole pystyneet yksiselitteisesti todistamaan "pimeän aineen" olemassaoloa, joka oletettavasti koostuu suurimmasta osasta maailmankaikkeuttamme.
"Pimeä aine", joka ympäröi galakseja koko maailmankaikkeudessa, on näkymätön, koska se ei heijasta valoa. Sen läsnäolo voidaan havaita vain sen gravitaation vaikutuksen avulla, joka sillä on planeettoihin ja tähtiin.
Huolimatta kansainvälisellä avaruusasemalla tehdystä 2 miljardin dollarin kokeilusta, joka osoittaa merkkejä "pimeän aineen" olemassaolosta, sitä ei ole koskaan havaittu suoraan.
Reiät taivaalla
Ensimmäinen viittaus siihen, että jotain oli vialla maailmankaikkeuden massan laskemisessa, ilmestyi XX vuosisadan 30-luvun puolivälissä. Sveitsiläinen tähtitieteilijä Fritz Zwicky mittasi nopeutta, jolla koomaklasterin galaksit (ja tämä on yksi meille suurimmista klustereista, se sisältää tuhansia galakseja) kiertää yhteistä keskustaa.
Tulos oli masentava: galaksien nopeudet osoittautuivat paljon suuremmaksi kuin mitä voidaan odottaa perustuen rypäleen havaittuun kokonaismassaan. Tämä tarkoitti, että koomaslusterin todellinen massa oli paljon suurempi kuin näkyvä massa. Mutta suurin osa maailmankaikkeuden alueella olevasta aineen määrästä tulee jostakin syystä näkymätön ja tavoittamaton suorille havainnoille, ja se ilmenee vain painovoimaisesti, ts. Vain massana.
40 vuotta Zwickyn työn jälkeen, 70-luvulla, amerikkalainen tähtitieteilijä Vera Rubin tutki pyörimisnopeutta galaksien reunalla sijaitsevan aineen galaktisen keskuksen ympärillä. Mittaukset ovat osoittaneet, että monilla galakseilla tämä nopeus pysyy melkein vakiona erittäin merkittävän etäisyyden päässä keskustasta.
Mainosvideo:
Nämä tulokset voidaan tulkita vain yhdellä tavalla: aineiden tiheys tällaisissa galakseissa ei vähene liikkuessaan keskustasta, mutta pysyy melkein muuttumattomana. Koska näkyvän aineen (tähteissä ja tähtienvälisessä kaasussa) tiheys putoaa nopeasti kohti galaksin reuna-alueita, puuttuvan tiheyden on oltava sellainen, mitä emme jostain syystä näe.
Galaktinen paradoksi
Kvantitatiiviseen selitykseen havaittavista pyörimisnopeuden riippuvuuksista etäisyyteen galaksien keskipisteeseen vaaditaan, että tämä näkymätön "jotain" on noin 10 kertaa suurempi kuin tavallinen näkyvä aine. Tätä "jotain" kutsuttiin "tummaksi aineeksi" ja se on edelleen mielenkiintoisin mysteeri astrofysiikassa.
Toinen tärkeä todiste "tumman aineen" esiintymisestä maailmassa on peräisin laskelmista, jotka simuloivat galaksien muodostumista, joka alkoi noin 300 tuhatta vuotta Ison räjähdyksen alkamisen jälkeen. Aineen ei yksinkertaisesti olisi pitänyt kerätä galakseihin, joita kuitenkin havaitsemme nykyaikana. Tätä ongelmaa kutsuttiin galaktiseksi paradoksiksi, ja sitä pidettiin pitkään vakavana perusteena Big Bang -teoriaa vastaan.
Kuitenkin, jos oletetaan, että varhaisen maailmankaikkeuden tavallisen aineen hiukkaset sekoitettiin näkymättömän "tumman aineen" hiukkasten kanssa, niin laskelmissa kaikki asettuvat paikoilleen.
Osoittautuu, että tuttu ja näennäisesti tutkittu näkyvän maailman yksityiskohtiin, jota olemme melko hiljattain pitäneet melkein ymmärrettynä, on vain pieni lisä jotain, josta maailmankaikkeus tosiasiallisesti koostuu.
Peilimaailma
Vuonna 1995 Hubble-kaukoputki huomasi, että yhden suuren Magellanin pilven tähtiä leimahti kirkkaammin. Tämä hehku kesti yli kolme kuukautta, mutta sitten tähti palasi luonnolliseen tilaansa. Ja kuusi vuotta myöhemmin tähden viereen ilmestyi tuskin valaiseva esine. Se oli kylmä kääpiö, joka ohitti 600 valovuoden päässä tähdestä ja loi gravitaatiolinssin, joka vahvistaa valoa. Laskelmat ovat osoittaneet, että tämän kääpiön massa on vain 5-10% Auringon massasta.
Lopuksi, yleinen suhteellisuusteoria yhdistää yksiselitteisesti maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden sen sisältämän aineen keskimääräiseen tiheyteen. Jos todellisuudessa maailmankaikkeuden tiheys on tarkalleen yhtä suuri kuin kriittinen, se ei voi olla sattumaton sattuma, vaan seuraus jostakin maailmanmaailman perusominaisuudesta, joka on vielä ymmärrettävä ja ymmärrettävä.
Uuden teorian mukaan kuitenkin "tumma aine" voi sisältää "peilimaailman", joka voi muuttaa ymmärrystämme maailmankaikkeudesta.
Planckin teleskooppi keräsi tietoja 13,8 miljardia vuotta sitten ison räjähdyksen jälkeisistä ajoista osoittaen, että jokin salaperäinen aine muodostaa 26,8 prosenttia maailmankaikkeuden aineesta - enemmän kuin aiemmin ajateltiin.
Tavallinen aine - galaksit ja planeetat, joita voimme suoraan tarkkailla, on vain noin 4,9 prosenttia. Ja kaikki muu on vielä salaperäisempää "tummaa energiaa", joka tutkijoiden mukaan on vastuussa maailmankaikkeuden laajenemisesta.
Uusi ilmiö
Tänä vuonna kansainvälinen tutkijaryhmä ilmoitti, että ISS: n aluksella oleva kosminen säteilijä on havainnut ensimmäisen merkin "tumman aineen" olemassaolosta.
Nämä tulokset tulivat, kun kaksi vuotta sitten avaruuteen avattu alfa-magneettinen spektrometri (AMS) löysi merkkejä uudesta fyysisestä ilmiöstä, joka voi olla outo ja tuntematon asia tähän mennessä.
Tutkijoiden päätelmät perustuvat havaittuun positronien - positiivisesti varautuneiden subatomisten hiukkasten ylimäärään. Löydetty positronien purske voitaisiin luoda kuolemalla "tumma aine" - aine, joka on niin keskeinen maailmankaikkeuksessamme, että se määrittelee tähtijen ja planeettojen järjestelyn.
Lopullinen ratkaisu salaperäisen aineen ilmestymisen salaisuuteen voi avata täysin uusia tutkimusalueita, mukaan lukien mahdollisuuden, että olemassa on useita maailmankaikkeuksia ja muita ulottuvuuksia.