Materie întunecatăCare este compoziția Universului? Universul este alcătuit în mare parte dintr-o formă de materie și energie pe care încă nu le cunoaștem, numite întunecate. Studii recente arată că există cantități importante de materia întunecată chiar în galaxia noastră.

 

 

 

 

Reţeta Universului

Câtă materie există în Univers? Întrebare extrem de dificilă, la care însă la ora actuală există un răspuns uimitor: cea mai mare parte a materiei în Univers este "întunecată", constituie aşa-zisa faţa invizibilă a Universului. Materia "ordinară", vizibilă (deci cea care emite sau interacţionează cu radiaţia electromagnetică, din cadrul căreia face parte şi lumina), reprezentată de exemplu de stele, de planete şi de gazul interstelar, este doar circa a cincea parte din totalul de materie din Univers.

Restul, aproximativ 80%, este reprezentat de o formă de materie care are efecte gravitaţionale – aşa a fost descoperită – la nivel de galaxii sau cluster de galaxii, dar nu ştim din ce ar putea fi alcătuită. Această formă de materie nu emite lumină – motiv pentru care a căpătat numele de "materie întunecată".

Situaţia este şi mai complicată dacă vorbim de cantitatea totală de energie din Univers, deci nu doar de materie. La nivelul energetic Universul este dominat de energia întunecată.

 



Materia întunecată

Materia "întunecată" a fost postulată, ca o materie lipsă, de către Fritz Zwicky în 1934 pentru a explica viteza (orbitală) de rotaţie a galaxiilor în grupările de galaxii (aşa-numitele clustere de galaxii). Această viteză depinde, fiind un efect al forţei gravitaţionale, de cantitatea de materie aflată în interiorul orbitei de rotaţie, în mod asemănător vitezei de rotaţie a planetelor din sistemul Solar, care depinde de masa Soarelui (evident şi de distanţa faţă de acesta) şi, cu o contribuţie foarte mică, de masă planetelor din interiorul orbitei acestora.

Ei bine, viteza de rotaţie a galaxiilor corespundea unei mase mult mai mari decât celei observate, de unde Zwicky a propus ipoteza existenţa unei materii lipsă.

La sfârşitul anilor ’60, începutul anilor ’70 astronoma Vera Rubin a efectuat măsurători de precizie ale vitezei de rotaţie ale stelelor în galaxiile cu forma spirală, în special ale stelelor aflate în "periferia" galaxiilor. În urma acestor măsurători a văzut că aceste viteze rămân practic constante, în loc să se micşoreze, cum ar fi de aşteptat, dat faptul că la periferia galaxiilor distanţa creşte şi cantitatea de materie conţinută în interiorul orbitei ar trebui să rămână aproape constantă. Doar suntem în periferie... Era ca şi cum galaxiile ar fi învăluite de un strat (halo) de materie "întunecată" care are o contribuţie (gravitaţională) importantă.

 

Copac reflectat pe fundalul Căii Lactee
Copac reflectat pe fundalul Căii Lactee



Există la ora actuală multe alte "dovezi" ale efectelor gravitaţionale ale materiei "întunecate", printre care amintim efectul de lentilă gravitaţională (un efect prevăzut de teoria relativităţii generale a lui Einstein). Acest efect constă în faptul că lumina de la obiecte îndepărtate, în drum spre noi parcurge traiectorii care depind de cantitatea de materie pe lângă care trece, deformându-se, ca şi cum ar străbate o lentilă. Au fost efectuate măsurători care au demonstrat că efectul de "lentilă gravitaţională" corespunde unei cantităţi de materie mult mai mari decât celei observate; deci din nou prezenţa "materiei întunecate".

Au fost obţinute şi posibile semnale indirecte ale prezenţei acestei materii întunecate de către proiectul DAMA/LIBRA la laboratorul subteran de la Gran Sasso (Italia) sau de proiectul PAMELA instalat într-un satelit, chiar dacă la ora actuală se discută aprins despre semnificaţia acestor date.

Materia întunecată din Galaxia noastră

Cantitatea de materie întunecată din galaxia noastră reprezintă încă un mister. După ce Jan Oort ajunsese la concluzia că densitatea de materie din apropierea Soarelui este circa dublă faţă de cea vizibilă, oamenii de ştiinţă au demonstrat, ulterior, cum această cantitate de materie întunecată ar putea, de fapt, să fie de circa 3-6 ori mai mare ca cea cunoscută. Alte studii însă au ajuns la concluzia că există mai puţină materie întunecată decât se credea. A rămas deci un mister cantitatea acestei materii chiar în galaxia noastră.

Recent, o echipă de oameni de ştiinţă din Elveţia de la Universitatea din Zurich şi de la ETH Zurich au pus la punct o nouă tehnică pentru determinarea cantităţii de materie întunecată din galaxia noastră. Au dezvoltat, pentru început, un program de simulare al galaxiei în care era determinată cantitatea de materie întunecată. Aplicând ulterior această tehnică datelor reale, şi anume ţinând cont de poziţiile şi vitezele a mii de stele de lângă Soare au reuşit să măsoare cantitatea de materia întunecată chiar din apropierea noastră, ajungând la concluzia că aceasta este chiar mai mare decât se credea până acum.

Cercetătorii elveţieni au ajuns la concluzia că în galaxia noastră există un disc de materie întunecată, care determină evoluţia galaxiei.


Ce ar putea fi?


Există teorii care nu au nevoie de materia "întunecată", care pun de exemplu efectele măsurate pe seama necesităţii modificării legilor gravitaţiei (de exemplu teoria MOND – Modified Newtonian Dynamics).

La ora actuală pare totuşi mai plauzibilă existenţa reală a materiei "întunecate" decât modificarea legilor gravitației. Continuă însă, în paralel cu căutarea experimentală a materiei "întunecate", şi activitatea celor care lucrează la modificarea legilor gravitaţiei şi studiul posibilelor efecte observabile ale acestei modificări.

Din ce ar putea fi alcătuită materia "întunecată"? Există multe ipoteze, care văd particule încă nedetectate ca eventuali candidaţi pentru materia "întunecată": neutrini sterili, particule supersimetrice, cum ar fi neutralino, axion etc. În fond şi la urma urmei nu ar fi de mirare să existe particule pe care încă nu le-am descoperit.

Mai multe informaţii despre studiul recent efectuat de echipa din Elveţia (în engleză): www.mediadesk.uzh.ch/articles/2012/wo-licht-ist-ist-auch-viel-dunkle-materie_en.html.

 

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.