Kas ir tumšā matērija? Tā ir neredzema un pilnīgi nezināma masa, bez kuras pa vīlēm izjuktu vai nu visas visuma galaktikas, vai arī visa mūsdienu fizika. Paigādām šī ir precīzākā atbilde, kādu zinātne spēj piedāvāt. Nevienam nav nejausmas kā tā smaržo, garšo, kāds ir tās sastāvs, vai kas notiktu, ja tai piedurtos ar pirkstu. Tomēr nospiedošs vairākums astronomu, fiziķu un teorētiķu ir pārliecināti - tur, miljoniem gaismas gadu tālumā, ap novērotajām galaktikām un galaktiku kopām, ir jābūt kaut kam nezināmam, kaut kam tādam, kas pilnīgi atšķiras no tā, ko esam redzējuši savā Saules sistēmā. Un tas "kaut kas" tur ir ļoti, ļoti daudz. Vairāk kā 10 reizes vairāk par normālo mattēriju.
Tumšā matērija25
492
4
Kā tā tika atklāta un kā mēs zinām, ka tā pastāv?
Mums, dzīvojot uz normālās matērijas Zemes, zem normālās matērijas Saules, kaut kas tāds kā tumšā mattērija, izklausās pēc zinātniskās fantastikas. Ja neviens to nav redzējis, tad kā mēs vispār varam zināt, ka tāda eksistē? Lai saprastu atbildi uz šo jautājumu, mums ir jāatceras atbilde uz vienkāršākiem pamatskolas fizikas jatājumiem. Kāpēc Zeme griežas ap Sauli? Un vienkārša atbilde: Jo Saule ir masīvs ķermenis ar lielu gravitācijas spēku, kas tur Zemi Saules orbītā. Lai raksturotu Zemes orbītu ap Sauli, svarīgie lielumi ir Saules masa un Zemes attālums līdz Saulei. Merkurs ir mazāks par Zemi un atrodas Saulei daudz tuvāk, tāpēc tas ap Sauli orbitē visātrāk, bet Plutons, kaut arī vēl mazāks par Merkuru, atrodas no Saules tik tālu, ka tas orbitē viss lēnāk. Tātad jo tālāk ķermenis atrodas no smaguma centra, jo mazāks ir tā ātrums. Pie kam, ja mēs kaut kā paātrinātu Plutona orbītēšanas ātrumu, tas vienkārši aizbēgtu no Saules gravitācijas ietekmes un pamestu mūsu Saules sistēmu. Tā kā fizikas likumi visā Visumā ir vieni un tie paši, zinātnieki, vērojot galaktikas un to kopas, cerēja novērot tādu pašu kārtību - ap galaktikas centru orbitējošajām zvaigznēm būtu jāorbitē atkarībā no galaktikas masas un to attāluma līdz centram, tomēr tas tā nav. No centra tālākās zvaigznes orbitē ar tādu ātrumu, kas pēc fizikas likumiem, ir pietiekošs, lai aizbēgtu no galaktikas gravitācijas ietekmes. Vienīgais racionālais izskaidrojums ir galaktikās ir vairāk masas nekā mēs redzam un tas attiecas uz visām mums zināmajām galaktikām. Pēc zinātnieku aprēķiniem, mums zināmo atomu matērija sastāda tikai 4.6% no kopējās masas.
Lai labāk saprastu par ko ir runa, mums ir jāatceras par kādu simpātisku večuku, ar labu humora izjūtu - A.Enšteinu. Tie, kuri ir pazīstami ar viņa relativitātes teoriju, šo rindkopu var droši izlaist. Viņš revalucionēja fiziku atklājot, ka telpa visumā ir kā elastīgs nostiepts audums un visi ķermeņi ar masu kā planētas, zvaigznes, galaktikas u.c. tajā atstāj iedobi. Principā Visums darbojas tāpat kā nostiepts batuts, ja kāds pāripinātu pāri stikla lodīti tukšam batutam, tā pārripotu pār nostiepto audumu kā pār jebkuru gludu virsmu. Taču, ja uz batuta uzkāpj vingrotājs, viņš ar savu svaru izveido iedobi ap sevi, ja kāds tagad censtos pārripināt lodīti pār batutu, tā ceļotu nevis taisni, bet izliektos līdz ar vingrotāja atstāto iedobi batutā. Tāpat darbojas mūsu Saules sistēma, kurā Saule izveido vislielāko iedobi Visuma elsastīgajā audumā, bet planētas ir kā stikla lodītes, kuru ceļu maina Saules masas izlocījums telpā. Tātad, ķermeņi ar lielu masu izloca telpu ap sevi un citu ķermeņu ceļu cauri šai telpai un tas attiecas arī uz gaismu, jo arī tā ceļo cauri telpai.
Kur atrodas tumšā matērija?
Atkārtojot relativitātes teoriju, mēs zinām, ka masīvi ķermeņi izloca telpu un, līdz ar to, gaismu, kura ceļo tai cauri. Paturot šīs zināšanas pratā, astronomi pārskatīja Huble kosmosa teleskopa uzņēmumus un atrada vietas Visumā, caur kurām ceļojot gaisma izliecas, bet tuvumā nav redzemās matērijas, kura izskaidrotu šo izliekumu. Pie kam šīs vietas atradās tieši tur, kur zinātnieki paredzēja - galaktiku un to kopu malās. Izrādas, ka tumšā matērija aptin galaktikas un galaktiku kopas līdzīgi kā konfekšu papīrīši aptin konfektes un nevainojami izskaidro neparasti lielo galaktiku ārējo zvaigžņu orbītas ātrumu.
Aizdomās turamie
Tā kā nav iespējams aizbraukt, apskatīt un apskatīt tumšo matēriju, vainīgais ir jāatrod ar izslēgšanas metodi. Zinātnieki kā pirmos aizdomās turēja parastus kosmiskos ķermeņus, kuri neizstaro daudz gaismu un no Zemes ir grūti, vai nav vispār saskatāmi, kā melnie caurumi, blāvākās zvaigznes, putekļus u.c. taču pat pēc vistrakākajiem aprēķiniem, to mūsu Visumā vienkārši ir par maz, lai kompensētu 96% trūkstošās masas. Tad pienāca dīvanu un līdz galam neizpētītu elementārdaļiņu kārta, piemēram kā neitrīno, taču neviena no zināmajām daļiņām neatbilda visām fizikālajām īpašībām kādas piemīt tumšajai matērai. Līdz ar to, arvien ciešāk iesakņojās pārliecība, ka meklēšanā izsludinātā elementārdaļiņa, ir kaut kas pavisam atšķirīgs no visa, līdz šim pieredzētā.
Vimpi
Šī, tik necilā nosaukumā nodēvētā, elementārdaļiņa ir galvenais aizdomās turamais vienā no lielākajām mūsdienu astronomijas mīklām. Tad kas īsti ir vimpi? Neieslīgstot sarežģītās detaļaš, tās ir daļiņas, uz kurām iedarbojās gravitācija, bet ne pārējie fundamentālie spēki, tas nozīmē, ka vimpiem ir masa un gravitācija, bet tie nemijiedarbojas ar parasto matēriju. Zinātnieki uzskata, ka tie ir visur, arī šobrīd tie iztraucas cauri Tavam ķermenim neatstājot nekādas pēdas, bet Tu to nejūti. Censties notvert tos saujā būtu tik pat veiksmīgi, kā tvarstīt Saules gaismas starus, kas iespīd caur logu. Šobrīd, dziļi pazemē, prom no virszemes traucējošā fona, zinātnieki ir novietojuši ļoti jūtīgus sensorus, kuri nosaka mikroskopiskas temperatūras izmaiņas atomos, cerot notvert Vimpus.
Kāda ir tumšās matērijas ietekme uz Visumu?
Ja neskaita zvaigžņu un galaktiku orbītu paātrināšanu, kāpēc tā neredzemā ķēpa ir tik svarīga, lai zinātnieki tērētu miljoniem $ un pat līstu pazemē, lai to atrastu? Tumšā matērija būtībā ir Visuma skelets, tā ir izvietota viscaur mūsu Visumā veidojot kosmisko tīklu (skatīt attēlu), kas stiepjas no cauri visam Visumam. Tajās vietās, kurās satiekas tumšās matēras atzari, atrodas galaktiku kopas. Ja mēs salīdzinātu Visumu ar Ziemassvētku eglīti, tad tumšā matērija būtu pati egle, bet viss redzemais - eglīšu gaismiņas un citi rotājumi. Piemērs par eglīti ir gandrīz vai nevainojams, vienīgi eglītei nav noslēpumainas māsīcas, kura, kopš Visuma pirmās elpas, cīnās pret savu nāvīgo ienaidnieku gravitāciju... Tik daudz mēs zinām - priede uz to nebūtu spējīga! Bet ar tumšo enerģiju... nu, ar to ir savādāk 
Bet par to nākamajā rakstā!
Ja vēlies uzzināt vairāk par šo, vai par citām ar kosmosu saistītām tēmām, uzdod man jautājumu komentāru sadaļā!
