Da li nova otkrića dokazuju da tamne materije zapravo nema? Ili fizičari ovu ideju neće tek tako napustiti
Tekst: Marija Nikolić
Na samom početku, valjalo bi čitaocu skrenuti pažnju na nekoliko elementarnih faktora koji utiču na pravilno razumevanje naučnih otkrića i dinamiku istih, a takođe napomenuti i samim novinarima koji izveštavaju o određenom novoistraženom naučnom fenomenu.
Dakle, čitaoci, uvek imajte na umu dva pojma: 1) konačan opseg osetljivosti određene tehnologije, odnosno metode i 2) selekcioni efekat posmatranja fenomena. Novinari, ne zaboravite da kada o nekom fenomenu izveštavate, obavestite i o eventualnoj promeni rezultata tog istraživanja.
Priroda istraživanja je pokazala (posebno u oblasti neuronauke) da se rezultati brže menjaju nego što je to obično bio slučaj, usled ubrzanog razvoja tehnologije, ili prosto usled sve češćeg istraživanja novog polja fenomena.
Dobar primer gorenavedenog jeste studija objavljena pre nešto više od mesec dana po kojoj se sugeriše da je naš kosmički komšiluk ispražnjen od dodatne mase koja našu galaksiju drži na okupu. Drugim rečima, studija je pokazala kako čuvena tamna materija zapravo više tu ne postoji. Međutim, ponovno istraživanje pokazuje da je tamna materija ipak sve vreme prisutna.
Krenimo redom.
Istorija nauke, ako je posmatramo od vremena Galileja, dakle od pre oko 400 godina, u toku koje smo razvili neke razne tehnologije, eksperimentalne metode i uređaje, pokazuje da svako to pojedinačno otkriće ima ono što se zove konačan opseg osetljivosti. Ovu činjenicu je vrlo bitno imati na umu svaki put kada od neke nove tehnologije ili teorije očekujemo da sve što je priroda napravila uđe u taj konačan opseg osetljivosti – što je, priznaćemo, vrlo nerealno očekivanje.
Shodno tome, naučnici očekuju da će biti još mnogo čestica koje još nisu otkrivene iz prostog razloga što slabo interreaguju sa materijom. Takođe, prilikom posmatranja određenog fenomena, javlja se ono što smo nazvali selekcioni efekat. Mi smo odlučili iz određenog razloga da posmatramo jednu, a ne drugu stvar, što ne znači da je to posmatrano pravo stanje stvari. Isto je i sa tamnom materijom.
Galaktički skelet
Mi danas imamo jednu vrlo komplikovanu situaciju: imamo planete, zvezde, komponente galaksija, galaksije, grupe galaksija, superjata, zidove, jednu veliku strukturu koju smo u poslednjih nekoliko decenija u stanju da vidimo. Ono što znamo je i da je najveći deo materije u svemiru nevidljiv. To je tzv. čuvena ili zloglasna, misteriozna stvar koja je najveći sastojak (oko 80%) svemira – tamna materija.
Tamna materija, koja je dominantna u pogledu svoje gravitacione interakcije, zapravo predstavlja na, neki način, jednu vrstu skeleta koji održava ostatak strukture na okupu. Naša galaksija, ovakva kakva jeste, raspala bi se kada bi bila sačinjena samo od vidljive materije, samo od zvezda, magline i zvezdanog gasa. Tu je mnogo tamne materije koja u principu ništa ne radi, sem što se haotično kreće i formira tu gravitaciono potencijalnu jamu koja drži sve ostale stvari na okupu. Ona ne samo što je imala ključnu ulogu za nastanak, tamna materija ima ključnu ulogu za opstanak strukture.
Kako je to najpopularnijim teorijama o tamnoj materiji definisano, to je unapred nedetektovana čestica nazvana WIMP (weakly interacting massive particle), koja stidljivo interaguje sa običnom materijom kroz bilo koji vid interakcije sem gravitacije. Međutim, postavilo se pitanje, ako je galaksija puna tamne materije, zašto se ona već nije ukazala?!
Lov na prazninu
U aprilu ove godine, tim pod vođstvom Kristijana Moni-Bidina sa Univerziteta Koncepcija iz Čilea (University of Concepcion) pomislio je da ima rešenje: slabointeragujuća masivna čestica (WIMP) zapravo nije prisutna. Tim je pratio kretanje više od 400 zvezda udaljenih od Zemlje 13.000 svetlosnih godina kako bi procenili masu materije – vidljive i tamne – u lokalnom Sunčevom okruženju.
Tom prilikom su zaključili da masa koju su pronašli može biti objašnjena vidljivom materijom, bez potrebe za eksplikacijom pomoću tamne materije. Međutim, tim je napravio pogrešku, prema rečima Džoa Bovija i Skota Tramejna sa Instituta za napredne studije na Prinstonu, u Nju Džerziju.
Moni-Bidin i kolege su promatrali zvezde čije ih orbite izbacuju mnogo dalje od ili iznad glavnog diska Mlečnog puta, i koje koriste brzinu pri kojoj orbitiraju oko centra galaksije, kako bi shvatili koliko su te zvezde zapravo povučene masom obližnjih zvezda, odnosno tamne materije. Oni su pretpostavili da bi brzina zvezda bila ista bez obzira na to koliko su udaljene od centra galaksije. Posmatranje magline je pokazalo da je ova pretpostavka istinita kada su u pitanju mlade zvezde koje orbitiraju u galaktičkom disku i kreću se praktično u perfektnim krugovima.
Ali, prema rečima prof. Bovija, zvezde koje orbitiraju visoko iznad diska ne mogu imati kružne orbite. Jedine zvezde koje dostižu ove visine su zapravo izbačene iz diska pomoću materije iz galaktičkog spiralnog dela, i tako dospele do visokoekliptičkih orbita. To znači da njihove brzine nisu iste na svim razdaljinama od galaktičkog centra. U principu, Bovi i Tramejn su otkrili da te rotacione brzine moraju biti mnogo sporije od onih koje su pretpostavili Moni-Bidin i njegove kolege.
Prolazna bura
„Pretpostavkom da se zvezde rotiraju istom brzinom bez obzira na razdaljinu od centra galaksije, oni su zanemarili količinu materije u solarnom sistemu i zaključili da nema mesta za tamnu materiju“, rekao je Bovi. Bovi i Tramejn su ponovo analizirali rezultate i zaključili da količina tamne materije u Sunčevom sistemu i dalje odgovara ranijim pretpostavkama – ako ništa, možda čak ima i malo više tamne materije nego što smo mislili.
Mnogi fizičari još smatraju da je tamna materija previše uspešno objašnjenje da bi se napustilo tek tako, međutim, to ne znači da Moni-Bidinovo objašnjenje rotacije krivi nije impresivno.
Tamna materija i dalje nastavlja da drži zvezde i galaksije na okupu, nenametljivo i sigurno. Ona i dalje slabo reaguje i pušta mali deo (od svega desetak odsto) materije koja se sastoji od atoma da radi: da formira zvezde, nove hemijske elemente, koji stvaraju nova jedinjenja, a jedinjenja nove biohemijske okolnosti koje su omogućile nastanak posmatrača kao što je čovek.
Tekst je inspirisan objašnjenjima prof. dr. Milana Ćirkovića u emisiji Radio Galaksija na temu nastanka Strukture, koju u celosti možete preslušati ovde.