Olemme kaikki kuulleet tumma aine - se kosmisen salaperäinen "tavara" jota toistaiseksi ei ole havaittu suoraan, mutta se voidaan päätellä sen painovoimavaikutus "normaaliin" (mitä tutkijat kutsuvat "baryoniseksi") aineeseen. Tähtitieteilijät tietävät, että se on tärkeä ja sillä on rooli, mutta mikä tuo rooli on?
Universumissamme tumma aine on suurempi kuin normaali aine - jokapäiväiset asiat, joita näemme ympärillämme kertoimella 6-1. Kaiken kyseisen aineen painovoimavaikutus pitää galaksit ja galaksiklusterit yhdessä. Jokaista galaksia ympäröi tumman aineen halo, joka painaa jopa biljoonaa aurinkoa ja kestää satoja tuhansia valovuosia.
Suurin kysymys tummasta aineesta on: mistä se on tehty? Onko se niin kutsuttu "kuuma" tumma aine? Tai "kylmä" tumma aine? Tähtitieteilijät yrittävät edelleen selvittää tämän. Tummaa ainetta ei voi nähdä, tuntea, maistaa, haistaa tai kuvata. Se voidaan kuitenkin havaita sen vaikutuksella muihin maailmankaikkeuden materiaaleihin. Se sisältää sen painovoiman. Mutta tummassa aineessa on muitakin näkökohtia, kuin tutkijat ovat edelleen löytämässä ja selittämässä. Kun he saavat hyvän kuvan siitä, mikä se oikeastaan on, ts. Mistä hiukkasista se on valmistettu, he pystyvät karakterisoimaan sen paremmin. On vain ajan kysymys, ennen kuin se tapahtuu.
Galaksit, tumma aine ja mustat reiät
Astronomit tietävät tiettyjä asioita galakseista: heillä on tähtiä, planeettoja, sumua, mustia reikiä ja paljon tummaa ainetta. Jokaisella massiivisella galaksilla on musta aukko sen keskellä. Mitä nopeampi galaksi on, sitä suurempi on sen musta aukko. Mutta miten nämä kaksi liittyvät toisiinsa? Loppujen lopuksi, musta aukko on miljoonia kertoja pienempi ja vähemmän massiivinen kuin sen kotigalaksi. Tähtitieteilijät tutkivat jalkapallon muotoisia tähtikokoelmia, joita kutsutaan elliptisiksi galakseiksi ymmärtääksesi galaksin ja sen mustan aukon välistä yhteyttä. Osoittautuu, että tumman aineen näkymätön käsi vaikuttaa jotenkin mustien aukkojen kasvuun ja galaksien muodostumiseen. Tämän asian olemassaolon, jota emme voi nähdä tai koskea, postuloi ensin tähtitieteilijä Fritz Zwicky 1900-luvun alkupuolella, ja myöhemmin tarkkailijaryhmä havaitsi ja todensi sen johtona tähtitieteilijä Vera Rubin.
Elliptiset galaksit ovat karkeasti munanmuotoisia tähtikokoelmia, joiden sydämessä on mustia reikiä. Tutkijat käyttivät tähtiliikkeitä tapana punnita galaksien mustia reikiä. Galaktikot ympäröivän kuuman kaasun röntgenmittaukset auttoivat punnitsemaan pimeän aineen halogeenia. Osoittautuu, että mitä enemmän tummaainesta galaksilla on, sitä enemmän kuumaa kaasua se voi pitää kiinni. Joten galaksissa, jonka ympärillä on iso tumman aineen "halo", näiden kahden välinen suhde on vahvempi kuin mustan aukon ja galaksin tähtien välinen suhde.
Tämä yhteys liittyy todennäköisesti siihen, kuinka elliptiset galaksit kasvavat. Ne muodostuvat kun pienemmät galaksit sulautuvat yhteen, ja tähdet ja tumma aine sekoittuvat ja sekoittuvat. Koska tumma aine on suurempi kuin kaikki muu, se muovaa vasta muodostetun elliptisen galaksin ja ohjaa keskeisen mustan aukon kasvua. Fuusio luo gravitaation suunnitelman, jota galaksi, tähdet ja musta reikä seuraavat rakentaakseen itseään.
Tumma aine ja muut galaksit
Tähtitieteilijät epäilevät voimakkaasti, että tumma aine vaikuttaa myös muun tyyppisten galaksien kasvuun. Viimeaikaiset teoreettiset tutkimukset tummasta aineesta ja sen vaikutuksesta galaksin esineisiin osoittavat, että maa itse, ja ehkä jopa sen elämä Pimeä aine on jollain tavalla vaikuttanut tukeen, kun aurinko ja planeettamme matkustivat galaksin läpi satojen miljoonien miljoonien läpi vuotta.
Galaktinen levy - alueen Linnunradan galaksi missä aurinkokuntamme asuu - on täynnä tähtiä ja kaasu- ja pölypilviä sekä keskittymistä piilemättömästä tummasta aineesta - pieniä subatomisia hiukkasia, jotka voidaan havaita vain niiden painovoiman avulla vaikutuksia. Kun maa (ja oletettavasti planeettajärjestelmät muiden tähtien ympärillä) kulkee levyn läpi, tumma aine kertymät häiritsevät kaukaisten komeetojen kiertoratoja lähettämällä ne törmäyskursseille planeetat.
Tumma aine ja planeettamme
Näyttää myös siltä, että tumma aine voi ilmeisesti kerätä maan ytimeen. Lopulta tumman aineen hiukkaset tuhoavat toisiaan tuottaen huomattavaa lämpöä. Maan ytimessä olevan tumman aineen tuhoamisen aiheuttama lämpö voi laukaista tapahtumia, kuten tulivuoren purkaukset, vuoristorakennukset, magneettikentän käännöt ja merenpinnan muutokset, jotka myös osoittavat huippuja joka 30. päivä miljoona vuotta.
Pimeällä aineella näyttää olevan paljon vastausta maailmankaikkeudessa. Se on uskomattoman tehokas materiaali, vaikka sitä ei ole vielä nähty. Sen näkymätön käsi tuntuu kaikkialla.