Widmo wszechświata, którego nie widać

Słuchajcie, mam coś dla was. To naprawdę zmienia perspektywę.

Wszystko, co możemy zobaczyć, dotknąć, poczuć — planety, gwiazdy, wasza poranna kawa — to tak naprawdę zaledwie kosmiczny pyłek. Stanowi maybe jakieś 15% tego, co istnieje. Reszta? Ciemna materia. I nikt nie ma pojęcia, z czego tak naprawdę się składa.

Przez długie lata naukowcy zakładali, że cząstki ciemnej materii są "bezkolizyjne". Wyobraźcie sobie duchy przechodzące przez ściany — te cząstki po prostu się wzajemnie ignorują, suną przez zwykłą materię, nie zwracając na nic uwagi. Brzmi sensownie, prawda? No bo w końcu ich nie widzimy, nie wykrywamy bezpośrednio... może faktycznie w ogóle nie wchodzą w żadne interakcje.

Ale co, jeśli się myliliśmy?

Kiedy cząstki zaczynają się zderzać

Nowe badanie opublikowane w Physical Review Letters wywraca to założenie do góry nogami. Naukowcy proponują, że ciemna materia może być jednak "samo-oddziałująca" — czyli te cząstki nie tylko sobie dryfują obok. One się zderzają. Odpychają. No, trochę się przepychają.

Jeden z autorów badania, dr Hai-Bo Yu z UC Riverside, ma świetny sposób, żeby to wytłumaczyć. Wyobraźcie sobie koncert. Tradycyjna ciemna materia to ludzie, którzy ostrożnie przepychają się przez tłum, nikogo nie dotykając. Sama-oddziałująca ciemna materia? To bardziej jak mosh pit — wszyscy wylatują na siebie, wbijają się w siebie, totalny chaos.

I szczerze? Brzmi to o wiele ciekawiej niż widowowe cząstki dryfujące bez celu.

Blizny w gwiazdach

A tutaj robi się naprawdę imponująco. Naukowcy badali strumień gwiazd o nazwie GD-1, położony jakieś 25 lat świetlnych stąd. Te gwiazdy wyglądają jakby były... porozcinane. Jakby coś ogromnego i niewidzialnego przeszło przez nie dawno temu i zostawiło ślad.

Ta blizna jest za duża, zbyt wyraźna, żeby wytłumaczyć ją starym rozumieniem ciemnej materii. Ale dr Yu i jego zespół sugerują, że idealnie pasuje, jeśli obiekt, który ją stworzył, składał się z samo-oddziałującej ciemnej materii — gęsty, zwarty, na tyle potężny, żeby zostawić trwały ślad na rzece gwiazd.

Nie wiem jak wy, ale uważam, że to absolutnie szalone, że możemy patrzeć w niebo i widzieć dowody czegoś, czego nie jesteśmy w stanie wykryć nawet naszymi najpotężniejszymi teleskopami. To jak znaleźć odciski palców na miejscu zbrodni, gdzie przestępca jest kompletnie niewidoczny.

Szukanie odpowiedzi w kosmicznych lupach

Naukowcy mają też innego asa w rękawie: soczewkowanie grawitacyjne. Myślcie o tym jak o kosmicznej lupie. Kiedy super gęsty obiekt (np. galaktyka) znajdzie się między nami a czymś dalej położonym, jego grawitacja ugina i wzmacnia światło z tego odległego obiektu, sprawiając, że staje się widoczne.

Dr Yu sugeruje, że w jednym z takich układów soczewkujących, o nazwie JVAS B1938+666, może się ukrywać ultra-gęsty obiekt z ciemnej materii. Mogłyby to być gęste jądra, które formują się, kiedy cząstki samo-oddziałującej ciemnej materii zderzają się i zagęszczają.

Oczywiście, udowodnienie tego jest trudne. Mówimy o obiektach niewiarygodnie daleko, i może być wiele czynników wpływających na to, co obserwujemy. Ale tak właśnie działa nauka — powoli, ostrożnie, pełna "może to, może tamto".

Następne pięć lat może zmienić wszystko

Oto co ekscytujące: wkrótce online pojawią się nowe teleskopy szerokiego pola, w tym teleskop kosmiczny Very C. Rubin w Chile. Te instrumenty dadzą astronomom znacznie lepszy wgląd w strumienie gwiazd i układy soczewkujące.

W ciągu następnych pięciu lat możemy wreszcie móc wykluczyć niektóre alternatywne wyjaśnienia i zbliżyć się do zrozumienia, czy ciemna materia faktycznie sama ze sobą koliduje.

Szczerze? Uważam, że to absolutnie fascynujące. Spędziliśmy wieki próbując zrozumieć wszechświat, a okazuje się, że większość z niego składa się z czegoś, czego w ogóle nie widzimy. Ale każdego dnia jesteśmy trochę bliżej rozwiązania tej zagadki. I kto wie? Może kiedyś wreszcie odkryjemy, czym naprawdę jest ciemna materia — i co to oznacza dla wszystkiego, co, jak nam się wydawało, wiedzieliśmy o rzeczywistości.

Do tego czasu będę obserwować gwiazdy. Wiecie, te malutkie 15% wszystkiego, co naprawdę widać.

Źródło: Popular Mechanics — https://www.popularmechanics.com/space/deep-space/a71550335/dark-matter-gravity-mysteries