Po raz pierwszy w historii ludzkości zaobserwowano bezpośrednio składnik ciemnej materii – obiekt typu MACHO (MAssive Compact Halo Object – masywny, zwarty obiekt astronomiczny występujący w halo galaktycznym). Zdjęcia obiektu oraz obserwacja jego widma została wykonana przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST – Hubble Space Telescope – NASA/ESA) oraz Bardzo Dużego Teleskopu (VLT – Very Large Telescope – ESO). Obserwacja ta jest bezpośrednim dowodem na obecność ciemnej materii we Wszechświecie i jej dominującą rolę w jego formowaniu się.

Cała historia ciemnej materii rozpoczęła się na początku XX wieku. Dwójka naukowców: Jan Oort i Fritz Zwicky, badając Drogę Mleczną oraz inne galaktyki zorientowali się, że musi w nich istnieć dodatkowa masa, aby ciała poruszające się tak szybko wokół centrum galaktyk, mogły się utrzymać na swych orbitach. Dalsze obserwacje na przestrzeni całego wieku potwierdziły ten fakt. Zagadkę tę ochrzczono wtedy mianem problemu brakującej masy. Wielu naukowców starało się wytłumaczyć ten problem. Powstało mnóstwo teorii. Po wielu badaniach dziś wiadomo, że zwykła materia (widoczna) stanowi najwyżej 10% masy Wszechświata. Ciemna materia stanowi resztę.

Na pytanie, czym jest ciemna materia naukowcy nie mogli ustalić wspólnej odpowiedzi. Obecnie uważa się, że jej 30% stanowi tzw. barionowa ciemna materia (czyli zwykła, lecz nie emitująca światła – niedostrzegalna optycznie), zaś reszta składa się z subatomowych cząstek podróżujących w przestrzeni z prędkościami relatywistycznymi. Udowodniono istnienie tylko jednej cząstki – neutrina. Według przewidywań teoretycznych masa wszystkich neutrin stanowi 20% masy ciemnej materii. A co z resztą? Prawdopodobnie pozostałe 50% ciemnej materii stanowią inne subatomowe, ciężkie i trudne do wykrycia cząstki.

Oczywiście najłatwiej przyszło odkryć barionową ciemną materię. Nie emituje ona ani nie odbija światła wystarczająco silnie, aby je zarejestrować, więc naukowcy zdali się na poszukiwanie wpływu grawitacyjnego tych ciał. Wiele projektów (w tym niedawno zakończony – o nazwie MACHO) powstało w celu poszukiwania tzw. efektu mikrosoczewkowania. Masywne obiekty MACHO podczas przejścia na tle odległej galaktyki lub gwiazdy, dzięki swej grawitacji mogą skupić na pewien czas światło obiektu tła na Ziemi niczym soczewka. Wówczas na Ziemi zarejestrowalibyśmy pojaśnienie obiektu tła. I owszem, wiele razy zarejestrowano to zjawisko. Jednak ostatnio, dzięki wykorzystaniu coraz to nowszych technologii obserwacyjnych, naukowcy zdołali dostrzec okiem, to, co wcześniej uznali za niewidoczne.

W 1995 roku grupa naukowców zaangażowana w projekt MACHO zarejestrowała kolejny przypadek mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Wzrost jasności trwał około 100 dni. 6 lat później, w celu lepszego przyjrzenia się mikrosoczewce grawitacyjnej, skierowano w tamten punkt przestrzeni HST. Ku wielkiej radości naukowców zarejestrowano w odległości 1 sekundy kątowej od białego karła (znajdującego się w Wielkim Obłoku Magellana) poszukiwany obiekt MACHO. Okazał się nim być czerwony karzeł o masie około 8% masy Słońca, oddalony od nas o 600 lat świetlnych.

W celu potwierdzenia tych obserwacji skierowano w ten sam punkt przestrzeni teleskop VLT i zbadano widmo mikrosoczewki. Okazało się, że obiektem MACHO jest faktycznie karzeł klasy M. Te rewelacje zostały opublikowane na łamach czasopisma Nature 6 grudnia 2001 roku.

Autor

Andrzej Nowojewski

Komentarze

  1. Krzysiek    

    Niezupełnie — Artykuł nie wyjaśnia, w jaki sposób mikrosoczewkowanie jest powiązane z ciemną materią (że niby ciemna materia soczewkuje czerwonego karła? Skąd to wiadomo?) przecież równie dobrze może to być mała czarna dziura.

    1. Rafał Szulc    

      Dokładniej ! — Widoczny na zdjęciu czerwony karzeł jest domniemanym sprawcą soczewkowania, z poziomem wiarygodności ca 90 % – aby uzyskać większy, trzeba poczekać jeszcze parę lat, na kolejne ujęcia foto, pozwalające wykreślić trajektorię obu ciał. Obiekt, którego światło onegdaj było skupiane, to karzeł biały, widoczny obok.
      Czytaj nieco dokładniej, a jak nie wystarczy raz, to – dwa, albo trzy. Mało komu chce się wyjaśniać coś, jeśli czytelnik jest… mało uważny.

      Inna rzecz, iż ciemna materia, którą można zobaczyć, to  oksymoron. Lecz jeśli dopuścimy ową możliwość, to… MACHO były obserwowane już wcześniej, więc nie jest to  pierwsza tego typu obserwacja.
      Kol. Krzysiek wolałby czarne dziury… No cóż, one również mogą się składać na  ciemną materię, lecz pod warunkiem, że materia międzygwiezdna, do danej BH spływająca, nie produkuje promieniowania, które mogłoby ów obiekt “rozjaśnić” swą aureolą.
      W newsie “Wszechświat zapadnie się za 10 miliardów lat” – https://news.astronet.pl/news.cgi?2465 jest dość szerokie omówienie kwestii ciemnej materii, szkoda tylko, że… nieco brak szczegółów pracy Lindego.
      Niestety trudno też jakoś doszukać się (gdziekolwiek !) rozważań i modeli, uwzględniających tę część WSZECHŚWIATA, której jeszcze NIE widzimy. Wszak nasz horyzont obejmuje tylko to, co jest od nas odległe nie więcej, niż “wieczność” razy prędkość światła. Scenariusz inflacyjny zakłada, że w okresie super-ekspansji materia rozbiegała się tak szybko, że odpowiednie oddziaływania – nie mogły nadążyć.
      W efekcie inflacji ta materia, którą dziś “obserwujemy na horyzoncie” w postaci dobiegającego do nas promieniowania reliktowego, właśnie “staje się widoczna”, a dokładniej : oddziałuje z materią “naszej części Wszechświata” – po raz pierwszy! Przynajmniej w zakresie promieniowania elektromagnetycznego.
      A co z oddziaływaniem grawitacyjnym? No cóż, to zależy od tego, jaka jest jego szybkość propagacji. Zapewne c.
      A jeśli c, to znaczy, że grawitacja, w okresie Wielkiego Wybuchu – znacznie “wyprzedzała” światło, bowiem było ono spowalniane, przez rozproszoną w próżni materię, której gęstość, w owym okresie, najwyraźniej była większa niż dziś… Proszę zauważyć, że jest to prawdziwe, nawet w przypadku NIE rozszerzającego się Wszechświata, bowiem, od tego czasu materia ulegała koncentracji, polegającej na łączeniu się w skupiska, takie jak gwiazdy etc.
      W efekcie owej koncentracji, próżnia – robiła się coraz “czystsza”, lokalnie rzecz ujmując.
      Lecz, poza tym wszystkim… ja tam obstawiam, że WSZECHŚWIAT dziś, pomimo tych miliardów lat, jeszcze nie jest w pełni “powiązany” grawitacyjnie, czyli że dotąd nie dotarła do każdego jego zakątka “informacja” o  całej istniejącej masie. Ten proces jeszcze trwa! To zaś generuje wiele zjawisk, bardzo ważnych.
      Zauważcie : jeśli do  wszystkich punktów we WSZECHŚWIECIE, w każdej sekundzie, dociera wciąż “nowe” oddziaływanie grawitacyjne, od coraz odleglejszej materii – to znaczy, że “wartość energetyczna próżni” – stale maleje. Każdy punk WSZECHŚWIATA, w miarę trwania tego procesu, prezentuje coraz niższą energię potencjalną.
      A to oznacza, że Wszechświat się zapada…
      – Zaraz, zaraz, przecież on się rozszerza! Jak więc się może zapadać?! .
      Hm, w przypadku obiektów bardziej trywialnych niż ten, to rzeczywiście byłoby wykluczone, bo albo – albo… Lecz jeśli chodzi o Wszechświat, a tym bardziej WSZECHŚWIAT – to już całkiem co innego. Może się rozszerzać i zapadać jednocześnie.
      A kto mu zabroni?!

  2. Romuald    

    Ciemna materia nie jest “zwykłą” materią — Moim zdaniem, zagadkowego ruchu materii w galaktykach nigdy nie będzie można wyjaśnić, przy założeniu, że ciemna materia należy do świata zwykłej materii. Poszukiwanie obiektów MACHO oparte jest na nadziei, że w galaktykach jest znacznie więcej materii niż jesteśmy to w stanie wykryć znanymi nam sposobami. Ta nadzieja nie ma podstaw. Poza niezwykle gęstym jądrem, galaktyka to olbrzymie otchłanie pustki. Odległości między gwiazdami dzielą lata świetlne. Nic nam nie da dodanie do tej skromnej masy czerwonych karłów, czarnych dziur, gruzu i pyłu kosmicznego, neutrin. Masy materii do wyjaśnienia ruchu gwiazd w galaktykach ciągle będzie brakować. Cóż więc zmusza gwiazdy w galaktykach do tak osobliwego ruchu. Oczywiście ciemna materia. Ale naprawdę nie jest ona ciemna, lecz przezroczysta i to przezroczysta w szczególny sposób. Miedzy materią i ciemną materią nie ma wymiany energii, czyli materia i ciemna materia wzajemnie się przenikają bez zderzeń między cząstkami. Ciemna materia ma niezwykle małą gęstość, wypełnia całą przestrzeń wszechświata, oddziaływuje grawitacyjnie z materią, jest nośnikiem pola elektromagnetycznego we wszystkich jego szczególnych postaciach.
    Natomiast, jak to wszystko, co tu napisałem ma się do zagadki ruchu galaktyk, to już trochę dłuższa historia. Dlatego zapraszam do odwiedzenia mojej strony zatytułowanej Nowa Hipoteza Ewolucji Wszechświata znajdującej się pod adresem: http://www.mars.slupsk.pl/bh

    1. inhet    

      Ciemna materia — Coś tu się nie zgadza. Jesli ciemna materia oddziaływuje ze zwykłą grawitacyjnie, to znaczy, że wymienia z nia energię. Nie ma też nic o brązowych karłach.

      1. Marcin    

        Faktycznie. — Pan Romuald nie wspomniał też o międzygalaktycznych obłokach wodoru. Niestety, wszystkie te trudnodostrzegalne strzępki materii barionowej to tylko ułamek brakującej masy.

        Pozdrawiam, Marcin

Komentarze są zablokowane.