Najveće misterije moderne astronomije su tamna materija i tamna energija. Znanje o njima može stati u jednu rečenicu. Naučnici znaju da postoje i znaju koliko ih ima u svemiru. I to je sve. Šta je tamna materija, šta je tamna energija – ne zna se. Postoje pretpostavke, ali bez pouzdanih dokaza. Da misterija bude veća zna se da obe dominiraju univerzumom, svaka na svoj način i da oblikuje njegovu sudbinu. Ali šta su – to niko ne zna. Uostalom i naučnici ih i zovu „tamnim“ baš zato što ih ne znaju, što ih obavija tama neznanja. Inače taj pridev ne govori o njihovim fizičkim svojstvima. 

Od svega postojećeg u univerzumu najmanje je onog što vidimo ili što instrumentima detektujemo, zvezde, planete, galaksije, magline, i ukupno to iznosi 5%. Računi pokazuju da tamne materije ima oko 27%, a tamne energije čak 68%. Od celokupnog svemira dostupno nam je samo tih skromnih 5%. 

Dva galaktička jata u sudaru. Normalna materija je prikazana ružičastom bojom, a ostatak plavom pokuazujući da tamna materija dominira u ovom jatu. (X-ray: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Lensing Map: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al)

Tamna materija i tamna energije se suprotstavljaju jednom drugom. Tamna materija, poput ostale, vidljive materije, deluje gravitaciono, privlačno. Gravitacija drži sve objekte u svemiru zajedno. Da nije gravitacije sva materija bi se davno razletela do u beskraj. Problem sa tamnom materijom je što je ona, bar za sad, bukvalno nevidljiva. Nju nije moguće fotografisati. Ona ne apsorbuje niti emituje nikakvo zračenje i zato je ne vidimo. Ali ona postoji i njenu egzistenciju naučnici primećuju, tj. primećuju njeno privlačno delovanje.

Tamna energija opet deluje suprotno, ona je odbojna sila, neka vrsta antigravitacije koja izaziva ubrzano širenje svemira. 

Neobično ponašanje dalekih objekata primetio je svojevremeno švajcarski astronom Fritz Zwicky (1898-1974) koji je 1933. proučavao slike oko 1000 galaksije u jatu Coma i uočio izvesne gravitacione anomalije. Video je da se galaksije kreću toliko brzo da bi prosto morale da se razlete – a to nije bio slučaj. Nešto ih je držalo na okupu i to nešto upravo on je i nazvao tamna materija. 

Slično je opazila i sjajna američka astronomkinja Vera Rubin (1928-2016). Ona je, kaže, bez većih ambicija počela da proučava galaksije jer su sve važnije i interesantnije oblasti već zauzele njene muške kolege, a želela je da izučava nešto novo. Dakle, proučavala je stope rotacije pojedinih galaksija i primetila sasvim neobično ponašanje zvezda po rubovima galaksija. Nasuprot očekivanjima te zvezde se nisu kretale sporije od onih unutrašnjih. Uzmite na primer Sunčev sistem: što je planeta dalja od Sunca, to se ona kreće sporije. Najbrži je Merkur, a sve dalje planete obilaze Sunce sve manjim brzinama što je u zakon pretočio još Kepler. Ali zvezde galaksije ne poštuju taj zakon te obilaze galaksije istom ili čak većom brzinom od zvezda bliže jezgru galaksije. Nešto, neka velika masa koju ne vidimo i ne detektujemo primorava ove zvezde da jure. Tako se ponovo došlo do ideje o tamnoj materiji. I tako je konačno u međunarodnoj naučnoj zajednici prihvaćeno postojanje misteriozne tamne materije. Da dodamo i da za postojanje tamne materije ima i drugih posmatračkih i teorijskih dokaza, ali ovo je osnovno. Međutim, konkretnih i nedvosmislenih dokaza ipak još nema. Postoji samo uverljiva naučna logika. Sem toga drugo, bolje rešenje i pored svih napora naučnika nije ponuđeno. 

Dva galaktička jata u sudaru. Normalna materija je prikazana ružičastom bojom, a ostatak plavom pokuazujući da tamna materija dominira u ovom jatu. (X-ray: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Lensing Map: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al)

A što se tamne energije tiče – pa, naučnici su došli do uverljivih dokaza da se svemir širi. I to je poznato još od prve polovne prošlog veka na osnovu posmatranja Edvina Habla. Nedvosmisleno je da se većina galaksija udaljavaju jedna od druge, i da su sve galaksije u prošlosti bile međusobno bliže. Iz te ideje nastala je teorije Velikog praska (sa obiljem naknadnih dokaza). Dakle, galaksije se udaljavaju (izuzetak su one koje se nalaze u lokalnom jatu galaksija u kojima međusobna gravitacija ometa njihovo udaljavanje). 

Dobro, galaksije se udaljavanju, ali gravitacija se tom udaljavanju opire iz čega je logično da se to udaljavanje usporava, a koliko to zavisi od ukupne mase materije. Postojale su teorije da će udaljavanje vremenom biti sve sporije, pa čak i da će se konačno zaustaviti i da će gravitacija pobediti početno ubrzanje galaksija te da će one posle nekog vremena krenuti u susret jedna drugoj itd. što će u dalekoj budućnosti dovesti do njihovog stapanja ponovo u jednu tačku. 

Ali onda je usledio pravi naučni šok. Krajem devedesetih godina prošlog veka proučavanje supernovih u dalekim galaksijama dovelo je do čudnog, pa i besmislenog zaključka da svemir ne da ne usporava širenje, nego da to širenje dobija na brzini. Svemir se sve brže širi! I to nasuprot opiranju gravitacije koja teži sažimanju! 

Šta to tera galaksije da se ubrzano udaljavaju jedna od druge? Kako to ubrzanje objasniti? Nešto ih tera na takav put bez povratka, neka čudna i neslućena energija. Ne zna se koja, ne zna se kakva, ali ona očito postoji. Neka energija koja postoji u samom bespuću ogromnog, nezamislivo ogromnog praznog prostora. Ta energija zove se tamna energija. 

I to je otprilike sve što se zna. Ali kao i obično, o onome što ne znamo najviše je priča i teorija, pa tako i o ovim tamnim stvarima ima velik broj stručnih radova. Ipak, za sad je pouzdano samo to da tamna materija i tamna energija čitav univerzum drže zajedno i razdvajaju ga. Pred astronomima je velik zadatak da ove misterije reše. Ko reši bar pola zasluži će večnu slavu i Nobelovu nagradu.

Prema: Astronomy