Tot op heden zijn wetenschappers niet in staat geweest om ondubbelzinnig het bestaan van "donkere materie" te bewijzen, die zogenaamd uit het grootste deel van ons universum bestaat.
De "donkere materie" die melkwegstelsels door het hele universum omringt, is onzichtbaar omdat het geen licht reflecteert. Zijn aanwezigheid kan alleen worden opgemerkt door het zwaartekrachteffect dat het heeft op planeten en sterren.
Ondanks een experiment van $ 2 miljard dat werd uitgevoerd op het internationale ruimtestation ISS en tekenen vertoonde van het bestaan van "donkere materie", is het nooit rechtstreeks waargenomen.
Gaten in de lucht
De eerste aanwijzing dat er iets mis was met het berekenen van de massa van het heelal verscheen halverwege de jaren dertig van de twintigste eeuw. De Zwitserse astronoom Fritz Zwicky heeft de snelheid gemeten waarmee sterrenstelsels in de Comacluster (en dit is een van de grootste ons bekende clusters, het omvat duizenden sterrenstelsels) in een baan om een gemeenschappelijk centrum.
Het resultaat was ontmoedigend: de snelheden van de sterrenstelsels bleken veel hoger dan je zou verwachten op basis van de waargenomen totale massa van de cluster. Dit betekende dat de werkelijke massa van de Coma Cluster veel groter was dan de zichtbare massa. Maar de belangrijkste hoeveelheid materie die in dit deel van het universum aanwezig is, blijft om de een of andere reden onzichtbaar en ontoegankelijk voor directe observatie, en manifesteert zich alleen door zwaartekracht, dat wil zeggen alleen als massa.
Veertig jaar na Zwicky's werk, in de jaren '70, bestudeerde de Amerikaanse astronoom Vera Rubin de rotatiesnelheid rond het galactische centrum van materie aan de rand van sterrenstelsels. Metingen hebben aangetoond dat deze snelheid voor veel sterrenstelsels vrijwel constant blijft op een zeer significante afstand van het centrum.
Promotie video:
Deze resultaten kunnen maar op één manier worden geïnterpreteerd: de dichtheid van materie in dergelijke sterrenstelsels neemt niet af wanneer ze vanuit het centrum bewegen, maar blijft vrijwel ongewijzigd. Omdat de dichtheid van zichtbare materie (aanwezig in sterren en interstellair gas) snel naar de periferie van de melkweg daalt, moet de ontbrekende dichtheid worden geleverd door iets dat we om de een of andere reden niet kunnen zien.
Galactische paradox
Voor een kwantitatieve verklaring van de waargenomen afhankelijkheid van de rotatiesnelheid van de afstand tot het centrum van sterrenstelsels, is het vereist dat dit onzichtbare "iets" ongeveer 10 keer groter is dan de gebruikelijke zichtbare materie. Dit "iets" werd "donkere materie" genoemd en is nog steeds het meest intrigerende mysterie in de astrofysica.
Een ander belangrijk bewijs van de aanwezigheid van "donkere materie" in onze wereld is afkomstig van berekeningen die de vorming van sterrenstelsels simuleren, die ongeveer 300 duizend jaar na het begin van de oerknal begonnen. Materie had zich gewoon niet mogen verzamelen in sterrenstelsels, wat we echter in de moderne tijd waarnemen. Dit probleem werd de galactische paradox genoemd en werd lange tijd beschouwd als een serieus argument tegen de oerknaltheorie.
Als we echter aannemen dat de deeltjes van gewone materie in het vroege heelal vermengd waren met deeltjes van onzichtbare "donkere materie", dan valt in de berekeningen alles op zijn plaats.
Het blijkt dat het vertrouwde en schijnbaar bestudeerde tot in de details van de zichtbare wereld, die we onlangs als bijna begrepen beschouwden, slechts een kleine toevoeging is aan iets waar het universum feitelijk uit bestaat.
Spiegel wereld
In 1995 merkte de Hubble-telescoop op dat een van de sterren van de Grote Magelhaense Wolk helderder flakkerde. Deze gloed duurde meer dan drie maanden, maar toen keerde de ster terug naar zijn natuurlijke staat. En zes jaar later verscheen er een nauwelijks lichtgevend object naast de ster. Het was een koude dwerg die 600 lichtjaar van de ster passeerde en een zwaartekrachtlens creëerde die licht versterkt. Berekeningen hebben aangetoond dat de massa van deze dwerg slechts 5-10% van de massa van de zon is.
Ten slotte brengt de algemene relativiteitstheorie een ondubbelzinnig verband tussen de snelheid waarmee het heelal uitdijt en de gemiddelde dichtheid van de materie die het bevat. Als de dichtheid van het heelal in werkelijkheid precies gelijk is aan de kritische, kan dit geen toevallig toeval zijn, maar is het een gevolg van een fundamentele eigenschap van onze wereld, die nog moet worden begrepen en begrepen.
De nieuwe theorie stelt echter dat "donkere materie" een "spiegelwereld" kan bevatten die ons begrip van het universum kan veranderen.
De Planck-telescoop verzamelde gegevens over de tijden die volgden op de oerknal 13,8 miljard jaar geleden, wat aantoont dat een of andere mysterieuze materie 26,8 procent van de materie in het universum uitmaakt - meer dan eerder werd gedacht.
Gewone materie - sterrenstelsels en planeten, die we direct kunnen waarnemen, is slechts ongeveer 4,9 procent. En al het andere is nog mysterieuzer "donkere energie", die volgens wetenschappers verantwoordelijk is voor de uitbreiding van het heelal.
Een nieuw fenomeen
Dit jaar kondigde een internationaal team van onderzoekers aan dat een kosmische stralingsdetector aan boord van het ISS het eerste teken van het bestaan van "donkere materie" heeft gedetecteerd.
Deze resultaten kwamen toen de Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), die twee jaar geleden in de ruimte werd gelanceerd, tekenen ontdekte van een nieuw fysisch fenomeen dat tot nu toe vreemde en onbekende materie zou kunnen zijn.
De conclusies van de wetenschappers zijn gebaseerd op de waargenomen overmaat aan positronen - positief geladen subatomaire deeltjes. De gedetecteerde uitbarsting van positronen zou kunnen ontstaan door het afsterven van "donkere materie" - een substantie die zo centraal staat in ons universum dat het de rangschikking van sterren en planeten bepaalt.
De ultieme oplossing voor het mysterie van het verschijnen van mysterieuze materie kan volledig nieuwe studiegebieden voor ons openen, inclusief de mogelijkheid van het bestaan van meerdere universums en andere dimensies.
