[ Pobierz całość w formacie PDF ]

10-20 miliardów lat temu wszystkie obserwowane galaktyki we Wszechświecie
znajdowały się blisko siebie. To wówczas nastąpił Wielki Wybuch.
CIEMNA MATERIA. Jak już wcześniej wspomniałem, wiele świadczy o tym, że
nasza Galaktyka zanurzona jest w oceanie niewidocznej materii. Badając ruchy gwiazd,
obłoków gazu wodorowego, a nawet Wielkiego i Małego Obłoku Magellana wokół centrum
Drogi Mlecznej i posługując się prawami Newtona, które wiążą prędkość krążących obiektów
z przyciągającą je grawitacyjnie masą, stwierdzono, że naszą Galaktykę otacza sferyczne halo
ciemnej materii. Rozciąga się ono od galaktycznego centrum na odległość być może nawet 10
razy większą niż odległość między centrum a Układem Słonecznym. Materia ta stanowi co
najmniej 90% masy Drogi Mlecznej. Co więcej, z obserwacji ruchów innych galaktyk, z
galaktykami eliptycznymi włącznie, a także ruchów grup galaktyk wynika, że z tymi
układami związana jest większa ilość materii, niż można by twierdzić na podstawie liczby
widocznych obiektów. Wygląda więc na to, że cały dostępny naszym obserwacjom
Wszechświat zdominowany jest przez ciemną materię. Ocenia się, że stanowi ona 90-99%
masy Wszechświata.
Pojęcie ciemnej materii wkradło się zarówno do serii Następne pokolenie, jak i do
serii Voyager w bardzo zabawny sposób. W odcinku Catnexls serii Voyager statek zanurza
się na przykład w  mgławicy ciemnej materii , która, jak łatwo można sobie wyobrazić,
przypomina ciemny obłok, tak że nie można zajrzeć do jej wnętrza. Enterprise spotkał się już
wcześniej z podobnymi obiektami, na przykład ze wspomnianą wcześniej  czarną gromadą .
Uderzającą cechą ciemnej materii jest jednak nie to, że w jakiś sposób przesłania światło, lecz
że nie świeci - to znaczy nie emituje promieniowania - a nawet nie pochłania znaczących jego
ilości. W przeciwnym razie można byłoby ją wykryć za pomocą teleskopów. Gdybyśmy się
jednak znajdowali wewnątrz obłoku ciemnej materii, a tak prawdopodobnie jest, nawet byśmy
jej nie zauważyli.
Kwestia natury, pochodzenia i rozkładu ciemnej materii we Wszechświecie jest
jednym z najbardziej ekscytujących i dotąd nie rozwiązanych problemów współczesnej
kosmologii. Ponieważ ta nieznana materia wnosi dominujący wkład do gęstości masy we
Wszechświecie, jej rozkład musiał określić, kiedy ł w jaki sposób obserwowalna materia
zapadła się grawitacyjnie, tworząc gromady galaktyk, galaktyki, gwiazdy i planety, które
czynią Wszechświat tak interesującym. Nasze istnienie bezpośrednio zależy od ciemnej
materii. Co więcej, ilość ciemnej materii we Wszechświecie będzie miała decydujący wpływ
na jego ostateczny los: czy Wszechświat zakończy swoje istnienie z wielkim hukiem (poprzez
zapadnięcie się), czy też będzie się rozszerzał w nieskończoność (nawet gdy gwiazdy już się
wypalą), będzie zależało od tego, ile materii - i jakiego rodzaju -zawiera, ponieważ
przyciąganie grawitacyjne spowalnia ekspansję.
Wiele wskazuje na to, że ciemna materia może się składać z cząstek zupełnie innych
niż protony i neutrony, tworzące zwykłą materię. Niezależne oceny ilości zwykłej materii we
Wszechświecie - oparte na obliczeniach tempa reakcji jądrowych w młodym Wszechświecie
oraz teorii powstawania lekkich pierwiastków - sugerują, że w kosmosie może być za mało
protonów, aby mogła się z nich składać ciemna materia wokół galaktyk i gromad. Co więcej,
wygląda na to, że aby z niewielkich fluktuacji w gorącej plazmie młodego Wszechświata
powstały galaktyki i gromady, które obserwujemy dzisiaj, musiał istnieć jakiś nowy rodzaj
cząstek elementarnych, nie oddziałujących z promieniowaniem elektromagnetycznym. Jeśli
ciemna materia rzeczywiście składa się z cząstek elementarnych nieznanego rodzaju,
wówczas:
(a) Ciemna materia nie tylko znajduje się gdzieś w kosmosie, lecz również w pokoju,
w którym czytasz tę książkę, i niezauważalnie przenika przez Twoje ciało. Te egzotyczne
cząstki elementarne nie tworzą obiektów astronomicznych, lecz raczej rozproszony  gaz
płynący przez Galaktykę. Ponieważ nie oddziałują one wcale lub, w najlepszym razie, bardzo
słabo z materią, mogą swobodnie przenikać przez obiekty tak duże jak Ziemia, podobnie jak
znane nam neutrina (które nie powinny być obce trekkerom i o których będzie jeszcze mowa).
(b) Ciemną materię można by bezpośrednio wykryć na Ziemi za pomocą
skomplikowanych technik do detekcji cząstek elementarnych. Obecnie buduje się detektory,
które powinny zarejestrować różne rodzaje cząstek-kandydatów na składniki ciemnej materii.
(c) Odkrycie takich cząstek mogłoby zrewolucjonizować fizykę cząstek
elementarnych. Jest dosyć prawdopodobne, że cząstki takie są pozostałościami po procesach
zachodzących w bardzo młodym Wszechświecie - zanim jeszcze osiągnął on wiek jednej [ Pobierz całość w formacie PDF ]