Niezwykłe wydarzenie, największa eksplozja w kosmosie od czasu Wielkiego Wybuchu, który zapoczątkował istnienie wszechświata, miało miejsce w odległości 3,4 mld lat świetlnych od nas. Dzięki danym z teleskopów kosmicznych Chandra i Hubble'a oraz teleskopu naziemnego Magellan w Chile astronomowie mogli dostrzec gigantyczne pobojowisko - skupisko galaktyk wkrótce po tym, jak duża grupa uderzyła w mniejszą. Po tym zderzeniu dwie gromady galaktyczne "wybuchły".
Nowy porządek
Po kolizji bezładną masę galaktyk zaczęła porządkować siła grawitacji. Z dwóch rozbitych tworzy się nowy system gromad. Mierząc rozkład siły grawitacji w tym gigantycznym skupisku, naukowcy wykazali, że nie pasuje on w żadnym razie do znanej materii, zwłaszcza w postaci gazowej. Poinformował o tym podczas prasowej konferencji telefonicznej dr Douglas Clowe z Uniwersytetu Stanu Arizona.
- To pierwszy bezpośredni dowód świadczący o tym, że ciemna materia musi istnieć i wypełniać większość wszechświata - powiedział Clowe.
Zdaniem badacza kolizja doprowadziła do oddzielenia materiinormalnej, tej, którą znamy, od materii ciemnej. Dotychczas jej istnienie wykazywane było teoretycznie, uczeni oszacowali, że właśnie ona powinna stanowić większość materii w kosmosie, pod jej dyktando powinna działać siła grawitacji.
Nad rozwiązaniem zagadki największej znanej nam kosmicznej eksplozji od czasów Wielkiego Wybuchu naukowcy głowili się już od lat trzydziestych ubiegłego wieku. Już wtedy zaobserwowane siły grawitacji nie zgadzały się z ilością materii, jaką dało się dostrzec.
Mgnienie oka
Ta gromada galaktyk odległa od nas o 3,4 mld lat świetlnych znajduje się w konstelacji o nazwie Kil i jest jednym z najbardziej interesujących miejsc, w które naukowcy kierują obiektywy teleskopów. Zderzenie gromad galaktyk możemy obserwować po 100 mln lat, co w skali czasu wszechświata jest zaledwie mgnieniem oka. To jedna z najgorętszych znanych gromad galaktyk. Temperatura gazu sięga w niej 100 mln stopni Celsjusza. Obie gromady ciągle pędzą poprzez siebie z prędkością 4,5 tys. km na sekundę.
Uczeni zaczęli rozważać możliwość istnienia ciemnej materii, gdy okazało się, że galaktyki, w tym również nasza Droga Mleczna, wirują wokół własnych osi szybciej, niż pozwala na to ich masa, przynajmniej ta, którą tworzy zwykłamateria widzialna. Niektórzy naukowcy uznali na tej podstawie, że siła grawitacji jest zbyt duża w stosunku do widzialnej materii, stąd wysnuwali wniosek, że oprócz widzialnej istnieje również materia niewidzialna, ciemna. Gdyby przyjąć istnienie ciemnej materii, siła grawitacji nie byłaby już zbyt duża.
Kontrowersje
Naukowcy próbowali tę zagadkę wyjaśnić istnieniem ciemnej materii, ale nikomu dotąd nie udało się jej zaobserwować ani dostarczyć niezbitych dowodów jej istnienia. Fizycy teoretycy zaproponowali wiele oryginalnych, czasem niezwykłych pomysłów. Żaden z nich nie był dostatecznie przekonujący.
Jeden ze sposobów na wyjaśnienie zachowania odległych od siebie galaktyk zaproponował izraelski fizyk Mordehai Milgrom w 1983 roku. Swoją teorię grawitacji nazwał Zmodyfikowaną Dynamiką Newtonowską (angielski skrót - MOND). Według teorii Milgroma siła grawitacji jest większa, niż się przypuszcza w skali wielkich odległości wszechświata. Tłumaczy to stabilność odległych galaktyk bez konieczności uzasadniania jej działaniem ciemnej materii. Spora część fizyków od lat upiera się jednak przy jej istnieniu, mimo braku dowodów. Pojawiły się one dopiero teraz, dzięki najnowocześniejszym instrumentom, jakimi nauka dotychczas nie dysponowała.
Problem skali
Najnowsze odkrycie wciąż jeszcze nie pozwala jednak odpowiedziećna pytanie, z czego składa się owa ciemna materia. Różnorodne dane wskazują, że ciemna materia występuje w różnych skalach: od otoczenia Słońca w Drodze Mlecznej przez zewnętrzne obszary galaktyk aż do gromad galaktyk.
Astronomowie skłaniają się do przekonania, ze niewidoczna materia skupiona jest w obiektach o masach planet lub w gwiazdach o bardzo małej masie - w tzw. brązowych karłach.
KRZYSZTOF URBAŃSKI, KRZYSZTOF KOWALSKI
www.rzeczpospolita.pl
Czego nie widać
Dotychczas istnienia ciemnej materii nie udawało się potwierdzić eksperymentalnie ani na Ziemi, ani przez bezpośrednie obserwacje w kosmosie. Nie może być wykryta przez promieniowanie elektromagnetyczne. Według szacunków astrofizycznych ciemna materia stanowi 90 proc. masy wszechświata. Wypełnia wolną przestrzeń międzygwiezdną i międzygalaktyczną. Ponieważ nie świeci tak jak gwiazdy, nie można jej dostrzec stąd jej nazwa. Ciemna materia występuje prawdopodobnie wokół każdego skupiska normalnej materii. Astrofizycy przypuszczają, że wokół każdej galaktyki znajduje się halo zbudowane z ciemnej materii, które ma średnicę kilkunastokrotnie większą od średnicy galaktyki. Na podstawie ciemnej materii budowane są niektóre teorie, umożliwiające wyjaśnienie, jak gromady i supergromady galaktyk formowały się po Wielkim Wybuchu.
