Puneți cunoștințele stelei

Actualizat: 24.01.19 - 05:53

De ce nu totul se destramă în spațiu?

Țesătura are un efect fantomatic: materia întunecată nu emite nicio radiație și este invizibilă. Oamenii de știință urmăresc fenomenul de 40 de ani. Un nou studiu zdruncină bazele fizicii clasice prin abordarea sa.

De la Silvia von der Weiden

Un material misterios bântuie universul. Își lasă amprenta asupra vitezei orbitale a miliarde de stele din galaxiile spirale, care, ca și Calea Lactee, se rotesc în jurul centrelor lor. De fapt, viteza de rotație a galaxiilor ar trebui să scadă spre exterior, ca o roată de foc rotativă. De fapt, însă, vitezele de rotație rămân aceleași chiar și cu distanța crescândă de centru. Prin urmare, regiunile trebuie să conțină mult mai multă materie decât cantitatea de stele și gaze dezvăluie.

Mai mult: materia invizibilă ține galaxiile unite datorită atracției sale de masă, care altfel ar fi sfâșiată de forța centrifugă. Cimentul invizibil al stelelor nu degajă nicio radiație. De aceea nu poate fi măsurată direct: materia întunecată, așa cum numesc astronomii fenomenul, se dezvăluie doar indirect.

Influența lor poate fi observată și în structuri mult mai mari din univers. Mii de sisteme stelare bâzâie unul în jurul celuilalt în grupuri puternice de galaxii. Viteza galaxiilor este atât de mare încât gravitația materiei vizibile nu ar putea ține grupul laolaltă: s-ar fi despărțit demult. Pentru ca galaxiile să rămână împreună în grupurile lor, trebuie să existe de zece până la o sută de ori mai multă materie întunecată. Oferă structură universului.

Măsurătorile prin satelit sugerează că universul conține doar patru la sută din materia „normală” găsită în stele și planete. Se estimează că 23 la sută din masa din spațiu constă în materie întunecată. În total, problema ar avea o pondere de aproape 30%. Aceasta este aproximativ densitatea de masă critică, dimensiunea care poziționează universul la granița dintre expansiunea eternă și prăbușire. Proporția de materie întunecată determină soarta universului. Nu e de mirare că oamenii de știință aleargă după materialul fantomatic de 40 de ani.

Pentru o lungă perioadă de timp, un candidat a fost neutrino, o particulă elementară extrem de ușoară, neutră din punct de vedere electric. Cu toate acestea, calculele arată că nici măcar cantitatea sa totală nu este suficientă pentru a reduce decalajul din masa lipsă. Fizicianul britanic Stephen Hawking a sugerat o altă posibilitate. După aceea, un număr mare de găuri negre mici ar fi trebuit să se formeze în timpul Big Bang-ului. O astfel de mini-gaură ar fi cu greu mai mare decât o particulă elementară, dar ar avea masa unui munte. Cu toate acestea, până acum au lipsit dovezi directe pentru ei, precum și pentru materia întunecată.

Un nou model zguduie bazele fizicii

Acum unii cercetători și-au pierdut răbdarea. În revista Astronomy and Astrophysics, oamenii de știință de la Universitatea de Tehnologie din Viena și Universitatea din Bonn propun un nou model care scutură bazele nu numai ale fizicii clasice. Conform acestui lucru, gravitația ar dezvolta o forță de atracție mai puternică la scări mai mari decât în lumea de zi cu zi.

Este adevărat că s-ar putea explica atâtea efecte care au fost atribuite anterior materiei întunecate. Prețul: gravitația ar fi variabilă și și-ar pierde statutul de constantă naturală. În studiul lor, grupul din jurul astronomului din Bonn Pavel Kroupa și colegii lor vienezi au folosit exemple pentru a explica în detaliu punctele slabe ale modelelor anterioare de materie întunecată. Concluzie: „Trebuie să începem să analizăm serios alternativele.” Aceasta a inclus și adaptări la teoria gravitației a lui Newton.

Mulți cercetători rămân sceptici

Marcel Pawlowski, astrofizician la Universitatea din Bonn și coautor al studiului, ia, de asemenea, acest punct de vedere. „O formulare generală acceptată, concretă, a gravitației modificate nu există încă. Dar există modele alternative ”, spune el.

Dar mulți cercetători rămân sceptici. Ei critică modelele alternative pentru că explică doar la ce sunt adaptate. „Până în prezent, nu a existat nicio modificare a legilor gravitației care să poată explica întreaga gamă de observații din univers”, spune Simon White, directorul Institutului Max Planck pentru Astrofizică din Garching. Totuși, problema este că unele dintre ideile despre materia întunecată contrazic observațiile din vecinătatea noastră cosmică. Cercetătorii de la Bonn atrag atenția asupra acestui lucru.

Datorită atracției în masă a materiei întunecate, este de așteptat ca cel puțin o mie de galaxii satelit să orbiteze Calea Lactee dominantă și vecina sa, Galaxia Andromeda. De fapt, există doar 25. Cum să ieși din dilemă?

Speranțele multor oameni de știință se află pe marele accelerator LHC din Geneva. Cu ajutorul ei, ei vor să avanseze în intervalele de energie în care particulele prezise de teoria supersimetriei sunt așteptate pentru materia întunecată. Teoreticienii au inventat deja un nume pentru particulele candidate: „Wimp”, care înseamnă „particule masive care interacționează slab”. Fie că există sau nu, va fi un caz de testare pentru modelele moderne de la începutul și sfârșitul lumii.