Vprašanje nastanka vesolja, njegove preteklosti in prihodnosti že od nekdaj skrbi ljudi. Že več stoletij so se pojavljale in zavračale teorije, ki ponujajo sliko sveta, ki temelji na znanih podatkih. Temeljni šok za znanstveni svet je bila Einsteinova teorija relativnosti. Veliko je prispevala tudi k razumevanju procesov, ki tvorijo Vesolje. Vendar relativnostna teorija ni mogla trditi, da je končna resnica, ki ne zahteva nobenih dodatkov. Izboljšanje tehnologij je astronomom omogočilo, da so naredili prej nepredstavljiva odkritja, ki so zahtevala novo teoretično osnovo ali znatno razširitev obstoječih določb. Eden takšnih pojavov je temna snov. Ampak najprej stvari.
Primeri preteklih dni
Za razumevanje pojma "temna snov" se vrnimo na začetek prejšnjega stoletja. Takrat je prevladovala ideja o vesolju kot stacionarni strukturi. Medtem je splošna teorija relativnosti (GR) predvidevala, da bo sila privlačnosti prej ali slej pripeljala do "zlepljenja" vseh vesoljskih objektov v eno samo kroglo, zgodilo se bo takoleimenovano gravitacijski kolaps. Med vesoljskimi objekti ni odbojnih sil. Medsebojno privlačnost kompenzirajo centrifugalne sile, ki ustvarjajo nenehno gibanje zvezd, planetov in drugih teles. Na ta način se ohranja ravnovesje sistema.
Da bi preprečil teoretični kolaps vesolja, je Einstein uvedel kozmološko konstanto - vrednost, ki sistem pripelje v potrebno stacionarno stanje, a je hkrati dejansko izumljena, brez očitnih razlogov.
Širjenje vesolja
Izračuni in odkritja Friedmana in Hubbla so pokazali, da ni treba kršiti harmoničnih enačb splošne relativnosti s pomočjo nove konstante. Dokazano je in danes je to dejstvo praktično nedvomno, da se vesolje širi, nekoč je imelo začetek in o stacionarnosti ne more biti govora. Nadaljnji razvoj kozmologije je pripeljal do nastanka teorije velikega poka. Glavna potrditev novih predpostavk je opaženo povečanje razdalje med galaksijami s časom. Prav merjenje hitrosti medsebojnega odmika sosednjih vesoljskih sistemov je privedlo do nastanka hipoteze, da obstaja temna snov in temna energija.
Podatki niso skladni s teorijo
Fritz Zwicky leta 1931 in nato Jan Oort leta 1932 in v 60. letih prejšnjega stoletja so šteli maso snovi galaksij v oddaljeni kopici in njeno razmerje s hitrostjo njihovega odmika ena od druge. Občasno so znanstveniki prišli do istih zaključkov: ta količina snovi ni dovolj, da bi gravitacija, ki jo ustvari, lahko zadržalaskupaj galaksije, ki se gibljejo s tako visokimi hitrostmi. Zwicky in Oort sta predlagala, da obstaja skrita masa, temna snov vesolja, ki ne dovoljuje, da bi se vesoljski predmeti razpršili v različne smeri.
Vendar je znanstveni svet hipotezo priznal šele v sedemdesetih letih, po objavi rezultatov dela Vere Rubin.
Izdelala je rotacijske krivulje, ki jasno prikazujejo odvisnost hitrosti gibanja snovi galaksije od razdalje, ki jo ločuje od središča sistema. V nasprotju s teoretičnimi domnevami se je izkazalo, da se hitrosti zvezd ne zmanjšujejo, ko se odmikajo od galaktičnega središča, ampak naraščajo. Takšno obnašanje svetilk bi lahko razložili le s prisotnostjo haloja v galaksiji, ki je napolnjena s temno snovjo. Astronomija se je tako soočila s popolnoma neraziskanim delom vesolja.
Lastnosti in sestava
Temna tovrstna snov se imenuje, ker je ni mogoče videti z nobenim obstoječim sredstvom. Njegovo prisotnost prepoznamo po posrednem znaku: temna snov ustvarja gravitacijsko polje, hkrati pa ne oddaja popolnoma elektromagnetnih valov.
Najpomembnejša naloga, ki se je pojavila pred znanstveniki, je bila dobiti odgovor na vprašanje, iz česa je ta zadeva sestavljena. Astrofiziki so jo skušali "napolniti" z običajno barionsko snovjo (barionska snov je sestavljena iz bolj ali manj raziskanih protonov, nevtronov in elektronov). Temni halo galaksij je vključeval kompaktne, šibko sevajoče zvezde te vrsterjavi palčki in ogromni planeti blizu Jupitra v masi. Vendar te domneve niso zdržale preučitve. Barionska snov, znana in znana, tako ne more igrati pomembne vloge v skriti masi galaksij.
Danes fizika išče neznane komponente. Praktične raziskave znanstvenikov temeljijo na teoriji supersimetrije mikrokozmosa, po kateri za vsak znani delec obstaja supersimetrični par. To so tisti, ki sestavljajo temno snov. Vendar še ni bilo pridobljenih dokazov o obstoju takšnih delcev, morda je to stvar v bližnji prihodnosti.
temna energija
Odkritje nove vrste snovi ni končalo presenečenj, ki jih je Vesolje pripravilo za znanstvenike. Leta 1998 so imeli astrofiziki še eno priložnost, da primerjajo podatke teorij z dejstvi. Letošnje leto je zaznamovala eksplozija supernove v galaksiji daleč od nas.
Astronomi so izmerili razdaljo do nje in bili nad pridobljenimi podatki izjemno presenečeni: zvezda se je razplamtela veliko dlje, kot bi morala biti po obstoječi teoriji. Izkazalo se je, da se stopnja širjenja vesolja s časom povečuje: zdaj je veliko višja, kot je bila pred 14 milijardami let, ko se je menda zgodil veliki pok.
Kot veste, da bi telo pospešilo gibanje, mora prenašati energijo. Sila, zaradi katere se vesolje hitreje širi, je postala znana kot temna energija. To ni nič manj skrivnosten del kozmosa kot temna snov. Znano je le, da je značilnoenakomerna porazdelitev po vesolju, njen vpliv pa je mogoče zaznati le na ogromnih kozmičnih razdaljah.
In spet kozmološka konstanta
Temna energija je pretresla teorijo velikega poka. Del znanstvenega sveta je skeptičen glede možnosti takšne snovi in pospeševanja širjenja, ki ga povzroča. Nekateri astrofiziki poskušajo oživiti pozabljeno Einsteinovo kozmološko konstanto, ki lahko spet iz kategorije velike znanstvene napake preide v število delovnih hipotez. Njegova prisotnost v enačbah ustvarja antigravitacijo, kar vodi do pospeševanja širjenja. Vendar se nekatere posledice prisotnosti kozmološke konstante ne ujemajo z opazovalnimi podatki.
Danes sta temna snov in temna energija, ki sestavljata večino snovi v vesolju, skrivnost za znanstvenike. Na vprašanje o njihovi naravi ni enotnega odgovora. Poleg tega morda to ni zadnja skrivnost, ki nam jo prostor skriva. Temna snov in energija lahko postaneta prag novih odkritij, ki lahko spremenijo naše razumevanje strukture vesolja.
