Ciemna materia - podstawowe informacje

Ciemna materia to materia nie emitująca światła, ale znana dzięki swoim efektom grawitacyjnym. Została zaakceptowana przez większość (choć nie wszystkich) astronomów w latach 80. i 90. XX wieku na podstawie dowodów obserwacji zachowania galaktyk.

Do 2006 roku jej istnienie było jedynie hipotezą, aczkolwiek istniały pośrednie przesłanki obserwacyjne wskazujące na jej prawdopodobne istnienie. Hipotezy te sugerowały, że materia ta nie świeci tak, jak gwiazdy, i nie wywiera ciśnienia.

Zgodnie ze współczesnymi hipotezami, materia ta występuje w całym Wszechświecie, zarówno w przestrzeni międzygwiezdnej wewnątrz galaktyk, jak i między galaktykami. Istnieją hipotezy twierdzące, że masa tej materii wielokrotnie przewyższa masę materii „widzialnej”. Obecnie przyjmuje się, że ilość ciemnej materii we Wszechświecie jest około 4–5 razy większa od ilości materii jasnej. Zgadza się to z przewidywaniami teorii inflacyjnej dotyczącej powstania Wszechświata. Trwają próby zbadania budowy ciemnej materii.

Historia i argumenty obserwacyjno-eksperymentalne

Na jej istnienie wskazywały początkowo wyłącznie oddziaływania grawitacyjne, co powodowało, że bardzo trudno było dowieść jej istnienia na drodze obserwacji lub eksperymentu. Jej istnienie zostało zaproponowane, aby wytłumaczyć niektóre zjawiska występujące we Wszechświecie, które nie były do końca zgodne z wcześniej zaproponowanymi teoriami.

W latach 70. i 80. XX wieku liczne obserwacje, zwłaszcza krzywych rotacji galaktyk, dowiodły, że masa obserwowanej materii we Wszechświecie jest niewystarczająca, aby wytłumaczyć istniejące siły grawitacyjne w galaktykach oraz pomiędzy nimi. Uważa się, że wokół każdej galaktyki znajduje się halo o średnicy kilkunastokrotnie większej niż średnica galaktyki. Halo to ma być zbudowane z ciemnej materii. Tłumaczyłoby to stabilność dysków galaktyk spiralnych oraz ruch ich gwiazd zewnętrznych.

To doprowadziło do idei, iż 90% materii we Wszechświecie jest niebarionową ciemną materią. Założenie, że Wszechświat złożony jest jedynie z materii barionowej, prowadziło do sprzeczności z obserwacjami. Początkowo termin „materia ciemna” był bardzo kontrowersyjny, gdyż sprawiał wrażenie typowej hipotezy stworzonej ad hoc. Do dziś nie ma dowodów eksperymentalnych na istnienie cząstek (taonów), z których teoretycznie powinna być zbudowana ciemna materia. W przygotowaniu są eksperymenty mające za zadanie wykrycie tego rodzaju cząstek.

Podsumowanie

Ciemna materia pozostaje jednym z najważniejszych i najbardziej fascynujących zagadnień współczesnej astrofizyki i kosmologii. Jej istnienie wyjaśnia wiele obserwowanych zjawisk, które nie są zgodne z obecnie znanymi prawami fizyki dotyczącymi materii widzialnej. Mimo że nadal brak bezpośrednich dowodów na istnienie ciemnej materii, badania nad nią są kontynuowane z nadzieją na lepsze zrozumienie struktury i ewolucji Wszechświata.