Феномени

Повратак тамне материје

Да ли нова открића доказују да тамне материје заправо нема? Или физичари ову идеју неће тек тако напустити

Текст: Марија Николић 

На самом почетку, ваљало би читаоцу скренути пажњу на неколико елементарних фактора који утичу на правилно разумевање научних открића и динамику истих, а такође напоменути и самим новинарима који извештавају о одређеном новоистраженом научном феномену.

Дакле, читаоци, увек имајте на уму два појма:  1) коначан опсег осетљивости одређене технологије, односно методе и 2) селекциони ефекат посматрања феномена. Новинари, не заборавите да када о неком феномену извештавате, обавестите и о евентуалној промени резултата тог истраживања.

Природа истраживања је показала (посебно у области неуронауке) да се резултати брже мењају него што је то обично био случај, услед убрзаног развоја технологије, или просто услед све чешћег истраживања новог поља феномена.

Добар пример горенаведеног јесте студија објављена пре нешто више од месец дана по којој се сугерише да је наш космички комшилук испражњен од додатне масе која нашу галаксију држи на окупу. Другим речима, студија је показала како чувена тамна материја заправо више ту не постоји. Међутим, поновно истраживање показује да је тамна материја ипак све време присутна.

Кренимо редом.

Историја науке, ако је посматрамо од времена Галилеја, дакле од пре око 400 година, у току које смо развили неке разне технологије, експерименталне методе и уређаје, показује да свако то појединачно откриће има оно што се зове коначан опсег осетљивости. Ову чињеницу је врло битно имати на уму сваки пут када од неке нове технологије или теорије очекујемо да све што је природа направила уђе у тај коначан опсег осетљивости – што је, признаћемо, врло нереално очекивање.

Сходно томе, научници очекују да ће бити још много честица које још нису откривене из простог разлога што слабо интерреагују са материјом. Такође, приликом посматрања одређеног феномена, јавља се оно што смо назвали селекциони ефекат. Ми смо одлучили из одређеног разлога да посматрамо једну, а не другу ствар, што не значи да је то посматрано право стање ствари. Исто је и са тамном материјом.

Галактички скелет

Ми данас имамо једну врло компликовану ситуацију: имамо планете, звезде, компоненте галаксија, галаксије, групе галаксија, суперјата, зидове, једну велику структуру коју смо у последњих неколико деценија у стању да видимо. Оно што знамо је и да је највећи део материје у свемиру невидљив. То је тзв. чувена или злогласна, мистериозна ствар која је највећи састојак (око 80%) свемира – тамна материја.

Тамна материја, која је доминантна у погледу своје гравитационе интеракције, заправо представља на, неки начин, једну врсту скелета који одржава остатак структуре на окупу. Наша галаксија, оваква каква јесте, распала би се када би била сачињена само од видљиве материје, само од звезда, маглине и звезданог гаса.  Ту је много тамне материје која у принципу ништа не ради, сем што се хаотично креће и формира ту гравитационо потенцијалну јаму која држи све остале ствари на окупу. Она не само што је имала кључну улогу за настанак, тамна материја има кључну улогу за опстанак структуре.

Како је то најпопуларнијим теоријама о тамној материји дефинисано, то је унапред недетектована честица названа WIMP (weakly interacting massive particle), која стидљиво интерагује са обичном материјом кроз било који вид интеракције сем гравитације.  Међутим, поставило се питање, ако је галаксија пуна тамне материје, зашто се она већ није указала?!

Лов на празнину

У априлу ове године, тим под вођством Кристијана Мони-Бидина са Универзитета Концепција из Чилеа (University of Concepcion) помислиo je да има решење: слабоинтерагујућа масивна честица (WIMP) заправо није присутна. Тим је пратио кретање више од 400 звезда удаљених од Земље 13.000 светлосних година како би проценили масу материје – видљиве и тамне – у локалном Сунчевом окружењу.

Том приликом су закључили да маса коју су пронашли може бити објашњена видљивом материјом, без потребе за експликацијом помоћу тамне материје. Међутим, тим је направио погрешку, према речима Џоа Бовија и Скота Трамејна са Института за напредне студије на Принстону, у Њу Џерзију.

Мони-Бидин и колеге су проматрали звезде чије их орбите избацују много даље од или изнад главног диска Млечног пута, и које користе брзину при којој орбитирају око центра галаксије, како би схватили колико су те звезде заправо повучене масом оближњих звезда, односно тамне материје. Они су претпоставили да би брзина звезда била иста без обзира на то колико су удаљене од центра галаксије. Посматрање маглине је показало да је ова претпоставка истинита када су у питању младе звезде које орбитирају у галактичком диску и крећу се практично у перфектним круговима.

Али, према речима проф. Бовија, звезде које орбитирају високо изнад диска не могу имати кружне орбите. Једине звезде које достижу ове висине су заправо избачене из диска помоћу материје из галактичког спиралног дела, и тако доспеле до високоеклиптичких орбита. То значи да њихове брзине нису исте на свим раздаљинама од галактичког центра. У принципу, Бови и Трамејн су открили да те ротационе брзине морају бити много спорије од оних које су претпоставили Мони-Бидин и његове колеге.

Пролазна бура

„Претпоставком да се звезде ротирају истом брзином без обзира на раздаљину од центра галаксије, они су занемарили количину материје у соларном систему и закључили да нема места за тамну материју“, рекао је Бови. Бови и Трамејн су поново анализирали резултате и закључили да количина тамне материје у Сунчевом систему и даље одговара ранијим претпоставкама – ако ништа, можда чак има и мало више тамне материје него што смо мислили.

Многи физичари још сматрају да је тамна материја превише успешно објашњење да би се напустило тек тако, међутим, то не значи да Мони-Бидиново објашњење ротације криви није импресивно.

Тамна материја и даље наставља да држи звезде и галаксије на окупу, ненаметљиво и сигурно. Она и даље слабо реагује и пушта мали део (од свега десетак одсто) материје која се састоји од атома да ради: да формира звезде, нове хемијске елементе, који стварају нова једињења, а једињења нове биохемијске околности које су омогућиле настанак посматрача као што је човек. 

 

Текст је инспирисан објашњењима проф. др. Милана Ћирковића у емисији Радио Галаксија на тему настанка Структуре, коју у целости можете преслушати овде. 

ФЕНОМЕНИ

Зашто је небо плаво? Због чега лишће постаје жуто у јесен? Где настаје снег, а где Сунчеве олује додирују Земљу? Наука са лакоћом објашњава свакодневицу – потребно је само да се запитате.

Истражите текстове из рубрике ФЕНОМЕНИ.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs