Хладна тамна материја (ЦДМ)

Универзум сачињавају најмање две врсте материје. Првенствено, постоји материјал који можемо открити, а који астрономи називају „барионска“ материја. Замишљено је као "обична" материја, јер је начињена од протона и неутрона, који се могу мерити. Барионска материја укључује звезде и галаксије, плус све предмете које садрже.

Постоје такође "ствари" у свемиру које се не могу открити нормалним посматрачким средствима. Ипак, она постоји зато што астрономи могу измерити њен гравитациони утицај на барионску материју. Астрономи овај материјал називају "тамном материјом", јер је, мрачно. Не одражава или не емитује светлост. Овај мистериозни облик материје представља неке велике изазове разумевању многих ствари о свемиру, које сежу управо у почетак, пре око 13,7 милијарди година.

Пре више деценија астрономи су открили да у свемиру нема довољно масе која би објаснила ствари попут ротације звезда унутра галаксије и покрети звезданих гроздова. Маса утиче на кретање објекта кроз свемир, било да је у питању галаксија или звезда или планета. Судећи по начину на који су се неке галаксије ротирале, на примјер, показало се да негдје има веће масе. То није откривено. Некако је „нестао“ из масовног инвентара који су саставили помоћу звезда и маглина како би доделили галаксију датој маси.

Истраживачи су почели дубље копати како би схватили где је нестала сва нестала маса. Сматрали су да је то можда наше разумевање физике, тј. општа релативност, био је промашен, али превише других ствари се није додало. Дакле, одлучили су да можда маса још увек постоји, али једноставно није видљива.

Иако је још увек могуће да нам недостаје нешто фундаментално у нашим теоријама гравитације, друга опција је физичарима била угоднија. Из те објаве се родила идеја о тамној материји. Постоје посматрачки докази око галаксија, а теорије и модели указују на умешаност тамне материје већ у настајање свемира. Дакле, астрономи и космолози знају да је то напољу, али још увек нису схватили шта је.

Па, шта би могла бити тамна материја? За сада постоје само теорије и модели. Они се заправо могу подијелити у три опште групе: врућа тамна материја (ХДМ), топла тамна материја (ВДМ) и хладна тамна материја (ЦДМ).

Од тројице, ЦДМ је дуго водећи кандидат за оно што недостаје овој маси у свемиру. Неки истраживачи и даље фаворизују теорију комбинације, где аспекти све три врсте тамне материје постоје заједно да би сачињавали укупну несталу масу.

ЦДМ је врста тамне материје која се, ако постоји, креће полако у поређењу са брзином светлости. Сматра се да је у свемиру присутан од самог почетка и врло вероватно је утицао на раст и еволуцију галаксија. као и формирање првих звезда. Астрономи и физичари сматрају да је то највероватније нека егзотична честица која још није откривена. Вероватно има нека врло специфична својства:

Мораће да недостаје интеракција са електромагнетном силом. То је прилично очигледно јер је тамна материја тамна. Због тога она не комуницира, одбија или зрачи било коју врсту енергије у електромагнетном спектру.

Међутим, свака честица кандидата која сачињава хладну тамну материју морала би узети у обзир да мора имати интеракцију са гравитационим пољем. Као доказ томе, астрономи су приметили да акумулације тамне материје у галаксијама имају гравитациони утицај на светлост удаљенијих објеката који случајно пролазе. Ова тзв "ефекат гравитационог сочива" је примећен више пута.

Иако ниједна позната материја не испуњава све критеријуме за хладну тамну материју, барем су три теорије напредне за објашњење ЦДМ-а (ако постоје).

• Слабо интерактивне масивне честице: Такође познат као ВИМП, ове честице, по дефиницији, задовољавају све потребе ЦДМ-а. Међутим, никада није пронађено да постоји таква честица. ВИМП-ови су постали најприхватљивији термин за све кандидате за хладну тамну материју, без обзира зашто се сматра да честица настаје.
• Осовине: Ове честице поседују (макар и маргинално) потребна својства тамне материје, али из различитих разлога вероватно нису одговор на питање хладне тамне материје.
• МАЦХОс: Ово је скраћеница за Масивни компактни хало објекти, који су предмети попут Црне рупе, древно неутронске звезде, смеђи патуљци и планетарни објекти. Све су то несветлеће и масивне. Али, због великих величина, и по запремини и по маси, било би их релативно лако открити надгледањем локализованих гравитационих интеракција. Постоје проблеми са хипотезом МАЦХО. Примјећено, кретање галаксија, на примјер, једнолично је на начин који би било тешко објаснити јесу ли МАЦХО-ови испоручили несталу масу. Надаље, звездама ће бити потребна једнолика дистрибуција таквих објеката унутар њихових граница. То изгледа врло мало вероватно. Такође, низак број МАЦХО-ова који би морао бити прилично велик да би се објаснио недостајуће масе.

Тренутно мистерија тамне материје још нема очигледно решење. Астрономи настављају да дизајнирају експерименте у потрази за тим неухватљивим честицама. Када схвате шта су и како су распоређени по свемиру, откључаће још једно поглавље у нашем разумевању космоса.