Cea mai mare parte a universului nostru este ascunsă la vedere. Deși nu îl putem vedea sau atinge, majoritatea astronomilor spun că majoritatea cosmosului este format din materie și energie întunecată. Dar ce este această materie misterioasă și invizibilă care ne înconjoară? Și care este diferența dintre energia întunecată și materia întunecată? Pe scurt, materia întunecată încetinește expansiunea universului, în timp ce energia întunecată o accelerează.
Materia întunecată funcționează ca o forță de atracție – un fel de ciment cosmic care ține universul nostru laolaltă. Acest lucru se datorează faptului că materia întunecată interacționează cu gravitația, dar nu reflectă, nu absoarbe și nu emite lumină. Între timp, energia întunecată este o forță de respingere – un fel de anti-gravitație – care conduce expansiunea mereu accelerată a universului.
Energia întunecată este forța mult mai dominantă dintre cele două, reprezentând aproximativ 68% din masa și energia totală a universului. Materia întunecată reprezintă 27 la sută. Iar restul – un amărât de 5 la sută – reprezintă toată materia obișnuită pe care o vedem și cu care interacționăm în fiecare zi.
Materie întunecată
În anii 1930, astronomul de origine elvețiană Fritz Zwicky a studiat imagini ale celor aproximativ 1.000 de galaxii care alcătuiesc Clusterul Coma – și a observat ceva ciudat în ceea ce privește comportamentul lor. Galaxiile se mișcau atât de repede încât ar fi trebuit pur și simplu să se despartă. El a speculat că un fel de “materie întunecată” le ținea împreună.
Decenii mai târziu, astronomii Vera Rubin și Kent Ford au descoperit un fenomen similar atunci când au studiat ratele de rotație ale galaxiilor individuale. Stelele de la marginea exterioară a unei galaxii ar trebui să se rotească mai încet decât stelele din apropierea centrului. Acesta este modul în care orbitează planetele din sistemul nostru solar. În schimb, ei au observat că stelele de la periferia unei galaxii orbitează la fel de repede – sau mai repede – decât stelele mai apropiate. Rubin și Ford găsiseră mai multe dovezi că o formă invizibilă de materie ține aparent universul laolaltă.
“Chiar și stelele de la periferie orbitează cu viteze mari”, a explicat odată Rubin într-un interviu pentru Discover. “Trebuie să existe o mulțime de masă pentru a face stelele să orbiteze atât de rapid, dar noi nu o putem vedea. Noi numim această masă invizibilă materie întunecată.”
Astronomii au acum multe alte linii de dovezi care sugerează că materia întunecată este reală. De fapt, existența materiei întunecate este atât de larg acceptată încât face parte din așa-numitul model standard al cosmologiei, care stă la baza modului în care oamenii de știință înțeleg nașterea și evoluția universului. Fără ea, nu ne putem explica cum am ajuns aici.
Dar acest statut măreț pune presiune asupra cosmologilor pentru a găsi dovezi definitive că materia întunecată există și că modelul lor de univers este corect. Timp de decenii, fizicienii din întreaga lume au folosit instrumente din ce în ce mai high-tech pentru a încerca să detecteze materia întunecată. Până în prezent, ei nu au găsit niciun semn al acesteia.
Citește mai mult: Pe măsură ce vânătoarea se prelungește, fizicienii încep să caute cea mai ușoară materie întunecată
Energie întunecată
Astronomii știu că universul nostru este în expansiune de aproximativ un secol. Observațiile telescopice au arătat că majoritatea galaxiilor se îndepărtează unele de altele, ceea ce implică faptul că galaxiile au fost mai apropiate în trecutul îndepărtat. Ca urmare, dovezile în favoarea Big Bang-ului s-au acumulat. Cu toate acestea, astronomii au presupus că atracția gravitațională combinată a tuturor stelelor și galaxiilor cosmosului ar trebui să încetinească expansiunea universului. Poate că, într-o bună zi, acesta se va prăbuși pe sine într-un Big Crunch.
Această noțiune a fost aruncată la gunoi la sfârșitul anilor 1990, totuși, când două echipe de astronomi au observat ceva care nu avea niciun sens. Cercetătorii care studiau supernovele din cele mai îndepărtate galaxii au descoperit că galaxiile îndepărtate se îndepărtau de noi mai repede decât galaxiile din apropiere. Universul nu era doar în expansiune – expansiunea era accelerată.
“Reacția mea personală este undeva între uimire și oroare”, a declarat astronomul Brian Schmidt, care a condus una dintre cele două echipe, pentru The New York Times în 1998. “Uimire, pentru că pur și simplu nu mă așteptam la acest rezultat, și oroare știind că probabil nu va fi crezut de majoritatea astronomilor – care, la fel ca și mine, sunt extrem de sceptici față de neașteptat.”
Dar, în loc să o infirme, observațiile ulterioare nu au făcut decât să întărească dovezile privind energia întunecată. De fapt, unii critici proeminenți ai materiei întunecate încă acceptă existența energiei întunecate.
Citește mai mult: Cum se va sfârși Universul?
Acum, asta nu înseamnă că cercetătorii știu ce este energia întunecată. Departe de asta. Dar ei pot descrie rolul acesteia în univers, datorită teoriei relativității generale a lui Albert Einstein. Einstein nu știa despre energia întunecată, dar ecuațiile sale au sugerat că poate apărea un nou spațiu. De asemenea, el a inclus în relativitate și un factor de corecție numit constanta cosmologică, pe care a adăugat-o – și pe care a regretat-o mai târziu – pentru a împiedica universul să se prăbușească în interior. Această idee permite ca spațiul însuși să aibă energie. Cu toate acestea, oamenii de știință încă nu au văzut niciodată această forță pe Pământ.
Câțiva fizicieni teoreticieni cred că există un întreg tărâm întunecat de particule și forțe acolo, care așteaptă doar să fie descoperit. Indiferent din ce sunt alcătuite energia întunecată și materia întunecată, acestea par să se joace de-a trasul de mânecă cu universul nostru – atât ținându-l laolaltă, cât și trăgându-l în afară.
.