Temna snov v vse jasnejši luči

Pomemben prispevek slovenske znanstvenice k poznavanju skrivnostne kozmične snovi

Na sliki je jata Puščica, ki je nastala ob trku dveh orjaških jat galaksij. V roza barvi je videti vroč plin, ki se je pri trku zaletel, ki ga je posnel vesoljski teleskop Chandra. Galaksije v jati so v rumeni in beli svetlobi, modro vijolično pa je obarvano območje, kjer se nahaja temna snov.

Ko so astronomi nedavno sporočili, da so odkrili galaksijo brez temne snovi, je to paradoksalno le še dodatno potrdilo obstoj te nenavadne substance. O temni snovi pravzaprav še vedno vemo izredno malo, toda počasi se koščki sestavljanke zlagajo v vse jasnejšo sliko.

Orjaški kozmični trk ustvaril pogoje za preučevanje temne snovi

Za najmočnejši dokaz o obstoju temne snovi danes velja raziskava trka dveh ogromnih jat galaksij, poimenovanih v angleščini Bullet Cluster oziroma jata Puščica, kot je predlog prof. Maruše Bradač s kalifornijske univerze Davies, ki je sodelovala pri raziskavi. O tem, da sta jati galaksij v preteklosti dejansko trčili, namreč priča sled v obliki stožca oziroma puščice, ki jo je ob trku ustvaril medgalaktični plin. Same galaksije so pri trku letele druga mimo drugih, ne da bi se srečale, kajti glede na izredne razdalje med njimi je galaksij izredno malo.

»Kot bi se v nedeljo zjutraj po Ljubljani sprehajala dva človeka. Ker je v mestu toliko prostora, se ne bosta nikoli srečala,« pojasnjuje Maruša Bradač.

Ker vsaka snov, ki ima maso, ukrivlja prostor čas, je bilo v primeru tega orjaškega trka mogoče izračunati, v kolikšni meri in kako se zaradi mase vseh teh galaksij ukrivlja prostor oziroma kako je ukrivljena svetloba, ki prihaja iz galaksij, ki ležijo daleč onkraj jate Puščica. Puščica s svojo izredno maso je namreč ustvarila veliko kozmično lečo in prek t. i. gravitacijskega lečenja je znanstvenikom uspelo izračunati, kako je razporejena masa v jati.

Temna snov se ne pogovarja niti sama s seboj

Izračuni so jasno pokazali, da je poleg mase vse navadne snovi, iz katere so zvezde, galaksije, črne luknje in medgalaktični plin, tam nedvomno tudi temna snov, ki je ne vidimo in ki nedvomno prispeva večji del mase. Toda, če je navadna snov v obliki medgalaktičnega plina reagirala med seboj in se pri trku upočasnila, je temna snov potovala povsem neovirano in se posledično od navadne snovi ločila. Prav ta razlika med tem, kje se v jati Puščica nahajajo galaksije in kje se da zaznati gravitacijo temne snovi, jasno in nedvoumno potrjuje obstoj temne snovi. Posebno presenečenje pa je za znanstvenike vendarle pomenilo spoznanje, da je temna snov tako zelo »nedružabna«.

»Če si predstavljamo biljardno mizo, se krogle iz temne snovi ne bi trkale, ampak bi šle druga skozi drugo,« ponazarja Maruša Bradač.

Dolgo zasledovanje izmuzljive substance

Ideja o temni snovi ni tako zelo mlada. Prvi je na misel, da v našem razumevanju vesolja nekaj manjka, prišel švicarski astronom Fritz Zwicky, ki je v 30-ih letih 20. stoletja v vidni svetlobi opazoval jate galaksij, ki so bile sorazmerno blizu ena drugi. Tako blizu so bile lahko samo, v kolikor jih je skupaj v zadostni meri vezala njihova lastna težnost. Toda Zwicky je izračunal, da zvezde, plin in medzvezdni prah preprosto ne zadoščajo. Nato je v 70ih letih avstralski astronom Ken Freeman ob preučevanju naše galaksije opazil, da ne samo, da mora vsebovati naša galaksije še neko dodatno, neznano snov, ampak da mora biti ta v vesolju pravzaprav v večini.

Sicer ne vemo, kaj je, pojasni pa marsikaj

Danes je temna snov široko sprejet koncept. Kot kažejo raziskave, predstavlja kar 80 odstotkov vse snovi v vesolju. Kot prevladujoča oblika snovi je tako imela ključno vlogo pri oblikovanju galaksij, kakršne poznamo danes. Galaksije se tudi ne bi mogle vrteti tako hitro, kot se, saj bi brez dodatne mase, ki jih drži skupaj, zvezde odneslo na vse strani. Tudi fluktuacije v mikrovalovnem sevanju ozadja, ki prihaja iz zelo zgodnjega obdobja vesolja, najučinkoviteje pojasni prav temna snov.

»Ne vemo, kaj je, ampak smo nad temno snovjo navdušeni, ker uspešno pojasnjuje zelo raznorodne in fundamentalne fenomene; od lokalnih do globalnih problemov, naj bo na ravni celotnega vesolja, zgolj naše galaksije ali skupin galaksij, vprašanja njihovega nastanka in kot tudi njihove sedanje oblike. Vse to lahko pojasnimo zgolj z obstojem temne snovi. Je nadvse uporaben koncept, seveda pa še ne vemo, kaj je,« izpostavlja astrofizik prof. Tomaž Zwitter z ljubljanske Fakultete za matematiko in fiziko.