Mi ez a sötét anyag, ami a világegyetem anyagi részének 85 százalékát adja? Nincs válasz, még mindig nincs erre válasz. Hogy létezik, csak és kizárólag a gravitációs hatása alapján következtetünk, amelyet a galaxisok, galaxishalmazok és az univerzum nagyléptékű szerkezetének mozgásában figyelünk meg. Nélküle a galaxisok forgása, vagy a galaxishalmazok stabilitása nem lenne magyarázható a jelenlegi fizikai törvényekkel. A sötét anyag ma is a tudomány egyik legnagyobb rejtélye.
Az összes látható anyag – csillagok, bolygók, kozmikus por és minden más – nem magyarázza meg, miért viselkedik úgy az univerzum, ahogy. A NASA szerint ötször annyi anyagnak kellene lennie ahhoz, hogy a kutatók megfigyelései értelmet nyerjenek. A tudósok ezt sötét anyagnak nevezik, mert nem lép kölcsönhatásba a fénnyel és láthatatlan – írja a CNN.
A világegyetem összetétele a jelen tudásunk szerint úgy néz ki, hogy a látható anyag, csillagok, bolygók, stb nagyjából az összes 5-6 százalékát teszi ki, a sötét anyag 23-27 százalékát és a sötét energia pedig 72-73 százalékát. Tehát az anyagi világban – nem számítva ide a sötét energiát – a sötét anyag nagyjából 85 százalékát adja.
Az 1970-es években az amerikai csillagászok, Vera Rubin és W. Kent Ford a spirálgalaxisok szélén keringő csillagok megfigyelésével igazolták a sötét anyag létezését. Megállapították, hogy ezek a csillagok túl gyorsan mozognak ahhoz, hogy a galaxis látható anyaga és gravitációja összetartsa őket – inkább szétrepülniük kellene. Az egyetlen magyarázat egy nagy mennyiségű, láthatatlan anyag volt, amely összetartotta a galaxist.
Azóta a tudósok megpróbálták közvetlenül megfigyelni a sötét anyagot, és óriás berendezéseket is építettek annak észlelésére – de eddig sikertelenül.
A kutatások korai szakaszában a neves brit fizikus, Stephen Hawking felvetette, hogy a sötét anyag a nagy bumm során kialakult fekete lyukakban rejtőzhet.
Most egy új, a Massachusetts Institute of Technology kutatói által végzett tanulmány újra reflektorfénybe állította ezt az elméletet, feltárva, hogy miből álltak ezek az ősi fekete lyukak, és ezzel egy teljesen új típusú egzotikus fekete lyukat fedezve fel.
„Ez valóban csodálatos meglepetés volt” – mondta David Kaiser, a tanulmány egyik szerzője.
„Stephen Hawking híres számításait használtuk a fekete lyukakról, különösen az általa a fekete lyukak által kibocsátott sugárzásról kapott fontos eredményt” – mondta Kaiser. „Ezek az egzotikus fekete lyukak a sötét anyag problémájának megoldására tett kísérletekből származnak – a sötét anyag magyarázatának melléktermékei.”
Ma már tudjuk, hogy szinte minden galaxis közepén van egy fekete lyuk, és a kutatók 2015-ben felfedezték Einstein gravitációs hullámait, amelyeket fekete lyukak ütközése hozott létre – ez egy mérföldkőnek számító felfedezés volt –, és egyértelművé tette, hogy ezek mindenhol jelen vannak.
„Valójában az univerzum tele van fekete lyukakkal” – mondta Alonso-Monsalve. „De a sötét anyag részecskéjét még nem találták meg, annak ellenére, hogy az emberek minden olyan helyen keresték, ahol várható volt. Ez nem azt jelenti, hogy a sötét anyag nem részecske, vagy hogy biztosan fekete lyukakról van szó. Lehet, hogy mindkettő kombinációja. De most már a fekete lyukakat sokkal komolyan veszik, mint a sötét anyag lehetséges részét.”
Az első utalások arra, hogy létezhet egy láthatatlan, gravitáló tömeg a világegyetemben, már a 20. század elején megjelentek.
1922-ben – Jacobus Kapteyn holland csillagász már azt feltételezte, hogy létezhet egy olyan láthatatlan anyag a Tejútrendszerben, amely befolyásolja a csillagok mozgását.
1932-ben egy szintén holland csillagász is hasonló következtetésre jutott. Oort kimutatta, hogy a Tejútrendszer forgási sebességének magyarázatához a látható csillagok tömegénél jóval nagyobb gravitációs tömegre van szükség.
Nem sokkal később, 1933-ban – Fritz Zwicky svájci-amerikai csillagász volt az, aki a legkomolyabb korai bizonyítékot szolgáltatta, és aki először használta a „sötét anyag” (németül: dunkle Materie ) kifejezést. A Coma galaxishalmaz galaxisainak mozgását vizsgálva Zwicky arra a következtetésre jutott, hogy a halmaz megtartásához legalább 400-szor annyi tömegre van szükség, mint amennyi a látható galaxisokból származott.
1970-es évek-ben a sötét anyag elméletének széles körű elfogadása nagyrészt Vera Rubin amerikai csillagásznak köszönhető. Rubin és munkatársai a galaxisok forgási sebességét vizsgálták, és meglepődve tapasztalták, hogy a külső csillagok éppoly gyorsan keringenek a középpont körül, mint a belsők. Ez csak akkor lehetséges, ha a galaxist egy hatalmas, láthatatlan sötét anyag haló veszi körül, ami megakadályozza a csillagok szétszóródását.
Vera Rubin kiemelkedő munkáját elismerve, nemrégiben egy egészen különleges távcsövet nevezetek el róla, amelynek működése sokkal több információt ad majd a világegyetemről, mint eddig összesen tudtunk róla.
