Tamna materija (ne vidi se)
| Sve do pre nekih 100 – 150 godina svemir je izgledao kao dobro uređeno mesto. U naučnim knjigama je pisalo da je on statičan i večan, da vreme u njemu teče postojanim tokom, da je prostor apsolutan i neosetljiv na bilo kakav uticaj. U svemiru je vladala kosmička idila. |
A ONDA SE U TOJ IDILI POJAVILA PUKOTINA! Neki naučnici su zaključili da u ogromnom crnom bespuću univerzuma nema toliko materije koliko bi po njihovim računima trebalo da je ima. Ili to ili naučnici iz nekog razloga ne vide svu postojeću materiju.
 Fric Cviki |
Među onima koji su uočili taj problem i pokušavali da ga reši bio je i Fric Cviki (švajcarski astronom, Fritz Zwicky, 1898-1974). On je tridesetih godina prošlog veka analizirao jato galaksija u Berenikinoj kosi i zapazio da je brzina uzajamnog kretanja tih galaksija nemoguće velika, toliko velika, 10 pa čak i 100 puta veća od očekivane, da bi one morale po sili Njutnovih zakona da se razlete u međugalaktički prostor. A to se nije dešavalo. Problem sa Cvikijem je bila njegova na daleko poznata nezgodna narav. On je bio prznica i bez oklevanja je znao da izvređa kolege tako da su astronomi najradije izbegavali da se upuste i u njegova proučavanja pa su možda i nesvesno zanemarivali neke njegove inače dobre ideje.
Vremenom su se akumulirala nova znanja i tako dolazimo do jedne sjajne američke astronomkinje, do Vere Rubin (1928-2016). Kada je stasala za ozbiljan astronomski posao muškarci su već zauzeli najinteresantnije oblasti za istraživanja pa se ona (sa svojim kolegom Kent Fordom) prihvatila dosadnog posla merenja brzine zvezda na periferiji galaksije, da bi zatim baš u toj oblasti ušla u istoriju astronomije i u njoj zauzela istaknuto mesto.
Znate za Keplerov zakon po kome što je neko telo dalje od centra kruženja to se ono sporije kreće. To je očigledno u Sunčevom sistemu: Merkur je blizu Sunca i oko njega juri najvećom brzinom (47,4 km/s), a dalje planete se kreću sve sporije (npr. Neptun svega 5,4 km/s). Tako bi moralo biti i sa zvezdama. One koje su blizu galaktičkom centru oko njega idu većom brzinom i očekivalo se da se zvezde na periferiji galaksije kreću sporo – ali nije tako. Naprotiv one se kreću poput zvezda bliže centru.
 Vera Rubin |
E to je precizno dokumentovala Vera Rubin i po tome postala slavna toliko da danas jedna moćna opservatorija nosi njeno ime. Ona je izračunala da čak 90% materije jedne galaksije mi ne vidimo, a da spoljna područja galaksije kruže brže nego što to Kepler dozvoljava (misli se na 3. Keplerov zakon).
Dobro, ali zašto je to tako i kako je to moguće, otkud to brzo kretanje kada zakon kaže drukčije - sve su to pitanja koja vrište za objašnjenjem.
rešenja
Više godina su naučnici lupali glavu oko ovog problema da bi se na kraju izdvojila dva potencijalna rešenja – i oba neprihvatljiva.
1) Dakle, zvezde i galaksije koje kruže oko centra jure toliko brzo da bi morale da odlete u prostor, a to se ne dešava - jer ih neka sila drži na okupu. Koja? Pa nema druge sile do gravitacione. A gravitacija je privlačna sila između materijalnih stvari. Mora, dakle, da postoji neka materija koja svojom gravitacijom drži zvezde da ne odjezde.
To je pretpostavio još Cviki koga smo malo pre pomenuli. Čak je skovao i naziv za tu materiju. Govorio je da postoji neka „tamna materija“, materija koju ne vidimo (zato ju je nazvao tamnom), ali koja gravitacijom drži zvezde da ne odjure u prostor. Samo niko mu u ono njegovo vreme baš i nije puno verovao.
(A zašto zvezde po obodima galaksija uopšte jure tako brzo – interesantno je pitanje kome ćemo, ako vas interesuje, jednom posvetiti poseban članak. Verujte odgovor je vrlo zanimljiv).
2) Drugo ponuđeno rešenje je MOND hipoteza! Po njoj zvezde na obodu galaksija ne drži nikakva gravitacija već jednostavno zakoni fizike kakve poznajemo ne važe podjednako u svakom kutku svemira, što će reći: svaka čast Kepleru i Njutnu, ali njihov zakon, odnosno teorija u ovom slučaju ne važi!
Ima nekog rezona u tome. Jer Njutnova teorija gravitacije savršeno deluje ovde, na Zemlji, ali ne i mnogo dalje od nje gde je ispravlja, ili bolje rečeno, dopunjava Ajnštajnova opšta teorija relativnosti.
Inače ovo MOND je akronim od Modyfied Newtonian Dynamics (Modifikovana Njutnova dinamika). Zapravo, radi se o modifikaciji II Njutnovog zakona (F=ma) za veoma male vrednosti ubrzanja
I sad koje rešenje je tačno? Teško je prihvatiti da Njutn nije pouzdan (uostalom mi živimo po njegovim formulama) i još je teže formulisati novu, pouzdanu modifikovanu, teoriju.
Problem sa tamnom materijom je izgleda još veći. Za nju se pretpostavlja da postoji i da je ima (ukoliko je uopšte ima) 24% od ukupne količine svega u svemiru. I to je sve. Šta je ona, od čega je – niko ne zna. Ne može da se uhvati, ne može da se detektuje, osim po njenom gravitacionom uticaju. Postoji više ideja o tome šta bi ona mogla biti, ali svaka je sa nekom nepremostivom manom. Onaj ko bude taj problem rešio ići će po svoju Nobelovu medalju.
Ali uprkos svim problemima koje ima tamna materija, većina naučnika ipak veruje da ona postoji i da MOND hipoteza nije tačna. Zato je mnoge veoma iznenadila vest od pre nekih dva meseca da je profesor fizike i astronomije, Kju-Hjun Če, sa Univerziteta Sejong u Seulu, sa svojim timom istraživača došao do dokaza koji idu u prilog MOND teoriji. Do ovog zaključka profesor i njegovi su došli na osnovu podataka Svemirskog teleskopa GAIA Evropske svemirske agencije, a radi se o kretanju čak 26.500 binarnih zvezda. Ekipa prof. Čea se fokusirala na izračunavanje gravitacionih ubrzanja koja prate binarne zvezde usled njihovog razdvajanja. Gravitacija se, kaže studija, može najdirektnije i najefikasnije testirati izračunavanjem ubrzanja. Po pomenutoj studiji binarne zvezde tokom kruženja jedne oko druge počinju da odstupanju od Njutnovog (i Ajnštajnovog) opšteg zakona gravitacije.
E sad, s jedne strane, niko ne sumnja u GAIA-ne podatke jer se radi o izuzetno preciznim i pouzdanim merenjima, a s druge, i dalje je teško poverovati da Njutn nije u pravu. Sem toga, ovim zapažanjem hipoteza MOND još nije sasvim objašnjenja, a time ni dokazana. A zatim, ubrzano kretanje galaksija i zvezda na periferijama se objašnjava ubedljivo baš tamnom materijom, i samo njome (kažem, ako ta matematika nekog interesuje o tome ćemo posebno).
Tako da problem o kome pričamo do daljnjeg ostaje misterija.
* * *
Sve je to interesantno i zbunjujuće. Radi se o elementarnim pojavama u prirodi, o suštini prirode i šta mi je drugo preostalo nego da o svemu tome propričam sa prijateljima. Prof. Mrđu nisam pitao ništa jer mi je on i posao članak onog Koreanca uz napomenu: „Vidi što je ovo interesantno, prosto boli koliko je iritirajuće“.
A što se ostalih tiče… pa čini mi se da svi čekaju dalji razvoj događaja, neko razjašnjenje. Jeste, što reče prof. Filipović, ovo jak dokaz u prilog MOND hipotezi, ali nedovoljan da bi se opovrglo postojanje tamne materije.
Moram naglasiti da svi fizičari sa kojima sam pričao, ovu temu prate uzgred, samo iz profesionalne radoznalosti jer se bave drugim istraživanjima, pa je to razlog njihovih opreznih reakcija.
Ipak, više svetla na problem nedavno je bacio je prof. Mijić koji kaže:
"Na moguće razrešenje ove zagonetke nedavno je ukazala dr. Sabine Hossenfelder, teorijska fizičarka poznata i kao kvalitetna komentatorka događaja u nauci. Kako kaže na svom YouTube kanalu, studija grupe astronoma slična onoj koju je uradio profesor Če došla je do suprotnog rezultata: analiza GAIA posmatranja širokih parova dvojnih zvezda odlučno pokazuju tačnost Njutnovog zakona i pobija MOND!
O čemu se radi? Merenja koja je uradio satelitski teleskop GAIA nemaju sva istu preciznost. Kada se analiziraju merenja visoke preciznosti, Njutnov zakon je potvrđen. Kada se analizira sav GAIA katalog širokih parova, kao što su uradili profesor Ču i drugi astronomi, onda se pojavljuje statistička mogućnost za MOND.
Dr. Hosenfelder kaže da je sličan efekat primećen i kod merenja orbitalnih brzina zvezda na obodu galaksija. To je vrlo jak argument za zaključak da modifikacija Njutnovog zakona nije realan fizički efekat, već samo mogućnost dozvoljena nedovoljno preciznim merenjima.
Možemo da očekujemo da će naredne analize uskoro dovesti do punog razumevanja ovog važnog i interesantnog problema.
Kao što vidite, ova priča nema kraj. Bar za sad. Svi sa nestrpljenjem čekamo nastavak.
Izvori su članci iz Vikipedije,
https://phys.org/news/2023-08-smoking-gun-evidence-gravity-gaia-wide.html
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
