Universul întunecat

„Tăcerea eternă a acestor spații infinite mă înspăimântă !”Blaise Pascal

Greu de imaginat ceva mai copleșitor decât universul. Poate că nu este infinit și etern, dar tot ne vom întreba ce se află dincolo de marginile sale în timp și spațiu. Are aproape 14 miliarde de ani – deci un diametru de aproape 28 de miliarde de ani-lumină. Deși putem „vedea” încă și mai departe, pentru că datorită creșterii în timp a distanței dintre obiecte îndepărtate din univers („expansiunea spațiului”), diametrul universului observat este de 93 de miliarde de ani-lumină.

Un univers început dintr-un vid primordial, umplut cu o formă de energie neîndreptată în vreo direcție anume (un câmp scalar, cum spun fizicienii), care a făcut ca „acel univers”, minuscul, să explodeze de la dimensiunea unui atom la cea a unei galaxii. Inflație este termenul folosit. Un fenomen care se poate foarte bine să se fi manifestat și în alte locuri, dând naștere mai multor universuri. Fiecare cu timpul și spațiul său. O concentrare de energie din care s-au format perechi de particule și antiparticule, și de aici toată materia care umple astăzi universul. O materie din care peste 95% ne este inaccesibilă. Invizibilă. Partea întunecată a lumii. Și ce aventură: din cele câteva procente pe care le putem vedea, încercam să înțelegem restul !

univ1Materia întunecată (DM)

Universul s-a organizat pe măsură ce îmbătrânea. Stelele, cu sistemele lor planetare, s-au organizat în galaxii, galaxiile în clustere galactice… La începutul anilor ’30, studiind unul dintre aceste clustere (Coma), astronomul Fritz Zwicky, venit din Elveția la Caltech, a observat un lucru foarte curios: galaxiile din acest cluster „nu se mișcau corect”, nu respectau legile lui Newton. Viteza lor era atât de mare încât ele ar fi trebuit să se dezintegreze. Neexistând niciun motiv de neîncredere în Newton, explicația trebuia să fie alta.

Zwicky a avut forța să o găsească și curajul să o spună: exista în acel cluster o cantitate de materie de câteva sute de ori mai mare care, prin forța sa gravitațională, le ținea împreună. Doar că această materie… nu se vedea. Era o „dunkele Materie”, „Dark Matter” – Materie Întunecată. Zwicky a fost ridiculizat de colegi, i s-a interzis chiar să efectueze observații la marile telescoape ale vremii, dar a rezistat, devenind astfel primul cercetător care obținea o indicație a faptului că „ceva” nu funcționează cum trebuie în distribuirea materiei în univers.

Și, după mai bine de trei sferturi de secol, încă încercăm să aflăm ce este și din ce este compusă această DM. Toți suntem de acord astăzi că aproape 25% din materia din univers este invizibilă, indiferent de „fereastra” prin care îl scrutăm – vizibil, infraroșu, ultraviolete, X. Din ce ar putea fi însă compusă ?

S-a vorbit de MACHO (Massive astrophysical compact halo object), materie barionică  – protoni, neutroni care practic nu emit niciun fel de radiație și circulă în derivă prin spațiul cosmic fără a se „lipi ” de vreun sistem stelar. Negasindu-se nicio indicație a existenței acestora, se consideră în prezent că DM ar putea fi compusă din materie non-barionică – axioni (particule ușoare), neutrini sterili (particule ipotetice care nu pot interacționa decât gravitațional, dar pot face mixuri cu alte tipuri de neutrini) sau WIMP (Weakly Interacting Massive Particles – particule care pot interacționa doar gravitațional și slab. Neinteracționând electromagnetic, nu pot fi observate, „văzute”. Seamănă foarte mult cu neutrinii, dar, spre deosebire de aceștia, sunt particule masive.)

Straniu ? DM nu este lucrul cel mai straniu ! În 1998, lumea avea să trăiască un șoc !

univ3

Energia Întunecată (DE)

Nu doar că expansiunea universului continuă – mai mult, se accelera. Dar această descoperire, pornită de la studiul supernovelor (termen introdus de Zwicky, în 1934), începuse demult, cu… o greșeală (el i-a spus așa !) a lui Einștein. El scrisese ecuația fundamentală a Relativității Generale în forma:u-form

 

R și conțin structura spațiu-timpului, T conține materia și energia, este constanta gravitațională, c este, evident, viteza luminii. Când T este zero, ecuația descrie vidul, spațiul gol. Dar această ecuație nu putea descrie un univers static, cum era convins Einstein că trebuie să fie, expansiunea universului nefiind încă cunoscută. Atunci a decis să introducă un termen constant, pe care l-a scris în forma:

untitledEra anul 1916. 13 ani mai târziu, Edwin Hubble descoperea expansiunea universului și Einstein „ștergea” termenul introdus ! Dupa 82 de ani, se descoperea însă expansiunea accelerată a universului. Einstein avuserse totuși dreptate ! ! ! Universul este plin în proporție de peste 70% cu o formă necunoscută de energie, invizibilă, numită de Michael Turner (Chicago University) Energie Întunecată.

Marea problemă este că, dacă despre DM știm câte ceva prin efectele gravitaționale pe care i le putem constata asupra materiei vizibile, DE rămâne un mister total. Cum poate arăta ea ? Cunoaștem patru componente ale masei/energiei universului: materia barionică (protoni, neutroni), radiația (fotoni și neutrini relativiști – materia întunecată fierbinte), materia întunecată rece, energia (gravitațională) datorată curburii spațiului. Poate exista o „a cincea esență”, un câmp aproape insesizabil (cu o lungime de undă Compton -λ=h/mc  – foarte mare) ? Nu avem nicio dovadă, dar nici argumente împotrivă. Dacă există, poate fi un model pentru DE – o preocupare permanentă pentru încă multă vreme.

SURSĂ: Andrei Dorobanțu, The Dark Side

1 comentariu

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Google

Comentezi folosind contul tău Google. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s