Otkud ideja o tamnoj materiji? Da li je ona rezultat salonskih rasprava, složenih matematičkih konstrukcija kako bi se opravdala neka teorija, ili je jednostavno realnost u svemiru?

Razgovarao sam o tome sa dvojicom fizičara. Započeo sam sa prof. Mrđom, a nastavio sa prof. Mijićem. Ispostavilo se da sve to nije toliko komplikovano kako mi se činilo na početku. 

Zamislite zvezdu. Pored nje prolazi planeta. Zvezda gravitacijom privlači planetu, planeta skreće sa svog puta i ulazi u orbitu oko zvezde. Ide brzinom 300 nečega, nije bitno. 

Zamislite drugu planetu koja takođe prilazi zvezdi, ali u orbitu ulazi na većem rastojanju od zvezde. Pošto je dalje od prve planete na nju gravitacija zvezde slabije deluje i ona ide brzinom od 200 nečega. 

Treća planeta je još dalja od zvezde i gravitacioni uticaj na nju je još slabiji te ona u orbitu ulazi malom brzinom, svega 100 nečega (kilometara, milja, lakata… u sekundi). E baš ta treća planeta nas interesuje. Ona je daleko i slabo oseća gravitaciju zvezde pa se i kreće sporo. 

Ali šta bi se desilo ako bi se gravitacija zvezde povećala? Zvezda bi tada snažnije privlačila planetu pa bi ona, ta planeta, ubrzala svoje kretanje. Znači, brzina planete u orbiti zavisi od snage gravitacije. Što je gravitacija veća to je i brzina planete veća. 

Uzmite sad drugi primer. Vidite planetu i izmerite da ona ide brzinom 300. Šta ćete zaključiti? Pa zaključićete da na nju deluje zvezda velike gravitacije. A da je brzina planete mnogo manja zaključili bi ste da da je zvezda ili neka male mase ili da je daleko (jer je njena gravitacija slaba).

A šta bi ste zaključili da vidite brzu planete, ali masa zvezde nije dovoljna da drži planetu u orbiti? Na planetu nešto, neka sila mora da deluje. Koja? Pa, može jedino gravitaciona. Sem gravitacione postoje još elektromagnetna sila koja deluje samo na naelektrisane čestice, nuklearna slaba i nuklearna jaka sila koje rade svoj posao jedino u granicama atoma. Samo je gravitaciona sila ta koja može da pokrene i obuzda zvezde i galaksije. Ona deluje beskonačno, iako opada sa kvadratom rastojanja. 

Dakle zaključićete da neka materija deluje svojom gravitacijom na planetu iako tu materiju ne vidite. Uostalom vi ni vazduh ne vidite, a znate da on postoji i da ima neko dejstvo. 

I to je to. Uvereni smo, na osnovu uočenih činjenica, da postoji neka materija koju ne vidimo, (pa je zato zovemo tamna materija). Ona ubrzava zvezde na periferijama galaksija i galaksije na periferijama galaktičkih jata, a istovremeno sprečava zvezde i galaksije da (zbog velike brzine) odlutaju u prostor.

Dakle, kako sada stoje stvari tamna materija jednostavno mora da postoji – nema drugog rešenja. Svako koje je do sada bilo ponuđeno nije uspešno odgovaralo na pitanje ubrzanja zvezda i galaksija na obodima velikih struktura i njihovo držanje na okupu.

Sigurno je lakše izboriti se sa tamnom materijom nago pronaći alternativno rešenje. Eto, zato tamna materija. 

***

Tamna materija, njeno postojanje, struktura, sastav, a i sve ostalo u vezi nje, spada u najveće misterije prirode. Ukoliko tamna materija zaista postoji onda ta pitanja spadaju u najznačajnija koja stoje pred naukom. Ukoliko ne postoji onda fizičari imaju možda i teži zadatak: da pronađu odgovor na pitanje kako je moguće da univerzum postoji bez tamne materije. 

Brojni istraživači pokušavanju da dođu do odgovora na ova pitanja i oni će ih sigurno naći, pre ili kasnije. I do sada su pred naučnicima stajala važna, velika i teška pitanja, pitanja koja su se vekovima činila nerešiva, recimo zašto pada kiša i kako se leči kuga, a onda su naučnici našli odgovore na njih.

Mnogo se očekuje od teleskopa novih generacija, James Webb, Vera Rubin, itd. Možda od odgovora na pitanje šta je to tamna materija i nismo baš jako daleko.

Nevolje sa tamnom materijom