Didžioji Visatos paslaptis: kodėl net 95 proc. kosmoso vis dar lieka beveik nepažinta?

Žvelgdami į naktinį dangų matome žvaigždes, galaktikas, dulkių debesis. Tačiau visa tai sudaro tik mažą dalį to, kas egzistuoja. Astrofizikai skaičiuoja, kad įprasta medžiaga – viskas nuo mūsų kūnų iki žvaigždžių – sudaro vos apie 5 proc. Visatos. Likusią dalį užima tamsioji materija ir dar paslaptingesnė tamsioji energija.

Tamsioji materija nemato šviesos – ji nešvyti ir neatspindi spinduliuotės, todėl jos tiesiogiai nepastebime. Tačiau ji turi masę ir veikia gravitaciškai, todėl išduoda savo buvimą per efektus, kurių kitaip paaiškinti nepavyksta.

Kaip sužinojome apie tamsiąją materiją?

Dar XX amžiaus pirmoje pusėje astronomas Fritzas Zwicky stebėjo galaktikų spiečius ir pastebėjo paradoksą. Galaktikos juose sukosi taip greitai, kad, remiantis matomų žvaigždžių mase, viskas turėjo išsisklaidyti. Kad sistemos išliktų, trūko milžiniško kiekio nematomos masės.

Panašūs skaičiavimai atlikti ir Paukščių Take bei Andromedos galaktikoje. Iš žvaigždžių judėjimo greičių gaunama, kad jų bendroji masė kelis kartus viršija tai, ką galime suskaičiuoti iš matomų objektų. Šis neatitikimas ir yra pagrindinis argumentas tamsiajai materijai.

Dominuojanti idėja – vadinamasis šaltosios tamsiosios materijos modelis. Jame laikoma, kad tamsiąją materiją sudaro lėtai judančios, elektromagnetiškai beveik nebesąveikaujančios dalelės. Vienas populiariausių kandidatų – silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės, vadinamos WIMP.

Ar gali egzistuoti „tamsi gyvybė“?

Klausimas, ar iš tamsiosios materijos galėtų susiformuoti kokios nors būtybės, skamba tarsi iš fantastikos. Tačiau jis kilo ir mokslininkams. Problema ta, kad tamsioji materija, kiek žinome, sąveikauja tik gravitaciškai. Ji nesudaro atomų, cheminių ryšių ir sudėtingų molekulių, kurios būtinos gyvybei, kokią pažįstame.

Astrofizikai pabrėžia: be papildomų sąveikų tamsioji materija gali formuoti tik didelius gravitacinius telkinius – halus, tačiau ne sudėtingas struktūras, tokias kaip ląstelės ar organizmai. Todėl „tamsi gyvybė“ šiuo metu išlieka labiau literatūros, o ne mokslo sritis.

Tamsioji energija ir Visatos ateitis

Jeigu tamsioji materija paaiškina, kodėl galaktikos nesubyra, tai tamsioji energija turi priešingą vaidmenį – ji greitina Visatos plėtimąsi. Stebėjimai rodo, kad galaktikos ne tik tolsta viena nuo kitos, bet tai daro vis sparčiau.

Viena populiari hipotezė teigia, kad reikia koreguoti Einsteino gravitacijos teoriją, įvedant papildomą narį, kuris veiktų tarsi atstumianti jėga. Kita galimybė – tamsioji energija yra nauja, penktoji prigimtinė sąveika šalia gravitacijos, elektromagnetizmo ir branduolinių jėgų.

Tamsioji energija sudaro apie 70 proc. Visatos turinio, todėl būtent ji daugiausia lems galutinį kosmoso likimą. Jei jos poveikis išliks, Visata artės prie vadinamojo „šalčio mirties“ scenarijaus, kai viskas nutols taip toli, kad neliks naujų žvaigždžių ir struktūrų formavimosi.

Ateinančiais dešimtmečiais nauji teleskopai, tokie kaip kvadratinio kilometro masyvas Pietų Afrikoje ir Australijoje, matuos galaktikų pasiskirstymą ir bandys patikrinti skirtingus tamsiosios energijos modelius. Tamsioji materija ir tamsioji energija išlieka vieni didžiausių fizikos galvosūkių, o nuo atsakymo priklauso ne tik mūsų teorijos, bet ir supratimas, kaip iš tiesų baigsis Visatos istorija.