Temná hmota: Prichádza revolúcia do fyziky?

Čo je temná hmota? Nikdy nebol pozorovaný, napriek tomu vedci odhadujú, že tvorí 85 % hmoty vo vesmíre. Krátka odpoveď je, že nikto nevie, čo je temná hmota. Pred viac ako storočím to lord Kelvin ponúkol ako vysvetlenie rýchlosti hviezd v našej vlastnej galaxii. O niekoľko desaťročí neskôr švédsky astronóm Knut Lundmark poznamenal, že vesmír musí obsahovať oveľa viac hmoty, ako môžeme pozorovať. Vedci sa už od 1960. a 70. rokov minulého storočia pokúšali zistiť, čo táto záhadná látka je, pomocou stále zložitejšej technológie. Rastúci počet fyzikov však tuší, že odpoveďou môže byť, že nič také neexistuje temná hmota vôbec.

Zákulisia

Vedci môžu pozorovať vzdialenú hmotu mnohými spôsobmi. Zariadenia, ako je slávny Hubbleov teleskop, merajú viditeľné svetlo, zatiaľ čo iné technológie, ako sú rádiové teleskopy, merajú neviditeľné javy. Vedci často strávia roky zhromažďovaním údajov a potom ich analyzujú, aby dali čo najväčší zmysel tomu, čo vidia.


S pribúdajúcimi údajmi bolo úplne jasné, že galaxie sa nesprávajú podľa očakávania. Hviezdy na vonkajších okrajoch niektorých galaxií sa pohybovali príliš rýchlo. Galaxie drží pohromade gravitačná sila, ktorá je najsilnejšia v strede, kde je väčšina hmoty. Hviezdy na vonkajších okrajoch diskových galaxií sa pohybovali tak rýchlo, že gravitačná sila generovaná tamojšou pozorovateľnou hmotou by im nebola schopná zabrániť vyletieť do hlbokého vesmíru.

Vedci si mysleli, že v týchto galaxiách musí byť prítomných viac hmoty, ako môžeme v súčasnosti pozorovať. Niečo musí brániť hviezdam odletieť a oni to nejako nazvali temná hmota. Nevedeli povedať, aké vlastnosti môže mať, okrem toho, že musí mať gravitačnú silu a musí jej tam byť dosť. V skutočnosti musí byť veľká väčšina vesmíru (neuveriteľných 85 %) temná hmota. Inak by sa galaxie nemohli držať tak dlho, ako sa zdá. Rozišli by sa, pretože by neexistovala dostatočná gravitácia, ktorá by udržala bilióny hviezd na mieste.

Pokiaľ ide o vedu, problém s niečím, čo nemôžete pozorovať, je, že je ťažké o tom veľa povedať. Pretože temná hmota neinteraguje s elektromagnetickou silou - ktorá je zodpovedná za viditeľné svetlo, rádiové vlny a röntgenové lúče - všetky naše dôkazy sú nepriame. Vedci sa pokúšali nájsť spôsoby, ako pozorovať temnú hmotu a robiť predpovede založené na jej teóriách, ale bez veľkého úspechu.

Možné riešenie

Newtonova teória gravitácie vysvetľuje väčšinu rozsiahlych udalostí pomerne dobre. Všetko od prvého nadhozu v hre Yankees až po pohyby súhvezdí možno vysvetliť pomocou Newtonovej teórie. Teória však nie je spoľahlivá. Einsteinove teórie všeobecnej a špeciálnej relativity napríklad vysvetlili údaje, ktoré Newtonova teória nedokázala. Vedci stále používajú Newtonovu teóriu, pretože funguje v drvivej väčšine prípadov a má oveľa jednoduchšie rovnice.

Tmavá hmota bola navrhnutá ako spôsob, ako zosúladiť newtonovskú fyziku s údajmi. Ale čo ak je namiesto zmierenia potrebná upravená teória. Práve sem vchádza izraelský fyzik Mordehai Milgrom. Vyvinul teóriu gravitácie (nazývanú Modified Newtonian Dynamics alebo „Mesiac“ v skratke) v roku 1982, ktorý predpokladá, že gravitácia funguje inak, keď sa veľmi oslabí, ako napríklad na okraji diskových galaxií.

Jeho teória nie je jednoduchá vysvetliť správanie galaxií; to predpovedá ich. Problém teórií je v tom, že dokážu vysvetliť takmer čokoľvek. Ak vojdete do miestnosti a uvidíte, že sú rozsvietené svetlá, môžete rozvinúť teóriu, že kozmické lúče zo slnka dopadajú na skryté zrkadlá tým správnym spôsobom, aby rozžiarili miestnosť. Ďalšou teóriou môže byť, že niekto stlačil vypínač. Jedným zo spôsobov, ako oddeliť dobré teórie od zlých, je zistiť, ktorá teória poskytuje lepšie predpovede.

Nedávna analýza spoločnosti Mond ukazuje, že poskytuje výrazne lepšie predpovede ako štandardné modely temnej hmoty. To znamená, že zatiaľ čo temná hmota môže celkom dobre vysvetliť správanie galaxií, má malú predikčnú schopnosť a je, aspoň v tomto smere, podradnou teóriou.


Iba viac údajov a diskusií bude môcť vyriešiť skóre temnej hmoty a Monda. Avšak Mond, ktorý bude akceptovaný ako najlepšie vysvetlenie, by narušil desaťročia vedeckého konsenzu a urobil by jednu z najzáhadnejších čŕt vesmíru oveľa normálnejšou. Modifikovaná teória nemusí byť taká sexi ako temné, neviditeľné sily, ale môže mať len výhodu lepšej vedy.