Hladna temna zadeva (CDM)

Vesolje je sestavljeno iz vsaj dveh vrst snovi. V prvi vrsti je material, ki ga lahko zaznamo in ki ga astronomi imenujejo "barionska" materija. To je mišljeno kot "navadna" zadeva, saj je sestavljena iz protonov in nevtronov, ki jih je mogoče izmeriti. Barionska snov vključuje zvezde in galaksije ter vse predmete, ki jih vsebujejo.

V vesolju so tudi "stvari", ki jih ni mogoče zaznati z običajnimi opazovalnimi sredstvi. Pa vendar obstaja, ker lahko astronomi izmerijo njegov gravitacijski učinek na barionsko snov. Astronomi ta material imenujejo "temna materija", ker je, no, temna. Ne odbija in ne oddaja svetlobe. Ta skrivnostna oblika snovi predstavlja nekaj večjih izzivov pri razumevanju mnogih stvari o vesolju, ki segajo že na začetek, pred približno 13,7 milijarde let.

Pred desetletji so astronomi ugotovili, da v vesolju ni dovolj mase, da bi pojasnila stvari, kot je vrtenje zvezd v galaksije in premiki zvezdnih grozdov. Masa vpliva na gibanje predmeta skozi vesolje, naj bo to galaksija, zvezda ali planet. Sodeč po tem, kako so se nekatere galaksije vrtele, se je na primer zdelo, da je nekje tam večja masa. Niso ga zaznali. Nekako "manjkalo" je iz množičnega inventarja, ki so ga zbrali z zvezdami in meglicami, da bi določeni masi dodelili galaksijo.

Raziskovalci so začeli globlje kopati, da bi ugotovili, kam je šla vsa pogrešana masa. Menili so, da je morda naše razumevanje fizike, tj. splošna relativnost, je bil napačen, vendar se preveč drugih stvari ni sestavilo. Tako so se odločili, da je morda masa še vedno tam, a preprosto ni vidna.

Čeprav je še vedno mogoče, da nam v teorijah gravitacije manjka nekaj temeljnega, je bila druga možnost bolj primerna za fizike. Iz tega razodetja se je rodila ideja o temni snovi. O tem obstajajo opazovalni dokazi okoli galaksij, teorije in modeli pa kažejo na vpletenost temne snovi že v nastajanju vesolja. Torej, astronomi in kozmologi vedo, da je tam zunaj, vendar še niso ugotovili, kaj je.

Kaj bi torej lahko bila temna zadeva? Zaenkrat obstajajo samo teorije in modeli. Pravzaprav jih lahko razdelimo v tri splošne skupine: vroča temna snov (HDM), topla temna snov (WDM) in hladna temna snov (CDM).

Med temi tremi je CDM že dolgo vodilni kandidat za to, kakšna je ta manjkajoča masa v vesolju. Nekateri raziskovalci so še vedno naklonjeni teoriji kombiniranja, kjer vidiki vseh treh vrst temne snovi skupaj tvorijo skupno manjkajočo maso.

CDM je nekakšna temna snov, ki se, če obstaja, giblje počasi v primerjavi s svetlobno hitrostjo. Zdi se, da je v vesolju prisoten že od samega začetka in je zelo verjetno vplival na rast in razvoj galaksij. kot tudi nastanek prvih zvezd. Astronomi in fiziki menijo, da gre najverjetneje za nek eksotični delček, ki še ni bil odkrit. Zelo verjetno ima nekaj zelo specifičnih lastnosti:

Moral bi primanjkovati interakcije z elektromagnetno silo. To je dokaj očitno, ker je temna snov. Zato ne vpliva na, odseva ali izžareva nobene vrste energije v elektromagnetnem spektru.

Vendar bi moral vsak kandidatni delček, ki sestavlja hladno temno snov, upoštevati, da mora medsebojno vplivati ​​z gravitacijskim poljem. Kot dokaz tega so astronomi opazili, da akumulacije temne snovi v galaksijskih grozdih gravitacijsko vplivajo na svetlobo bolj oddaljenih predmetov, ki so mimogrede. Ta t.i. "učinek gravitacijske leče" opazili že večkrat.

Medtem ko nobena znana snov ne ustreza vsem kriterijem za hladno temno snov, so bile za razlago CDM (če obstajajo) razvite vsaj tri teorije.

• Slabo vzajemno delujoči masivni delci: Poznan tudi kot WIMP, ti delci po definiciji izpolnjujejo vse potrebe CDM. Vendar še ni bilo ugotovljeno, da takšen delček obstaja. WIMP-ji so postali vsestranski izraz za vse kandidate za hladno temno snov, ne glede na to, zakaj naj bi delci nastali.
• Osi: Ti delci imajo (vsaj obrobno) potrebne lastnosti temne snovi, vendar iz različnih razlogov verjetno niso odgovor na vprašanje hladne temne snovi.
• MACHOs: To je kratica za Masivni kompaktni halo predmeti, ki so podobni predmeti črne luknje, starodavno nevtronske zvezde, rjavi pritlikavci in planetarni predmeti. Vse to so ne svetleče in množične. Toda zaradi velikih velikosti, tako glede na prostornino kot tudi maso, bi jih bilo mogoče relativno enostavno zaznati s spremljanjem lokaliziranih gravitacijskih interakcij. Pri hipotezi MACHO obstajajo težave. Na primer, opaženo gibanje galaksij je enotno na način, ki bi ga bilo težko razložiti, ali bi MACHO oskrbovali manjkajočo maso. Poleg tega bi zvezdni grozdi zahtevali zelo enotno porazdelitev takšnih predmetov znotraj njihovih meja. To se zdi zelo malo verjetno. Prav tako veliko število MACHO-ov, ki bi morali biti precej veliki, da bi razložili manjkajočo maso.

Trenutno skrivnost temne snovi še nima očitne rešitve. Astronomi nadaljujejo z načrtovanjem eksperimentov za iskanje teh nedostopnih delcev. Ko bodo ugotovili, kaj so in kako so razporejeni po vesolju, bodo odklenili še eno poglavje v našem razumevanju kozmosa.