Materia e errët është një nga misteret më të mëdha të shkencës moderne. Ajo përfaqëson një komponent të padukshëm të gjithësisë, i cili nuk ndërvepron me dritën apo rrezatimin në mënyrën që e bëjnë trupat që ne mund të shohim, por megjithatë ushtron një ndikim të fuqishëm përmes gravitetit të saj. Që nga vëzhgimet e para që sugjeruan praninë e saj, ajo ka qëndruar si një enigmë, e padukshme për instrumentet e zakonshme, por e dukshme në efektet që shkakton në lëvizjet e yjeve dhe galaktikave.
Vëzhgimet e para dhe hipoteza fillestare
Ideja se ekziston një lloj materie që nuk mund të shihet por që ndikon në sjelljen e trupave qiellorë u shfaq për herë të parë në gjysmën e parë të shekullit XX. Studiuesit vunë re se yjet në skajet e galaktikave rrotulloheshin me të njëjtën shpejtësi si ato më pranë qendrës. Kjo ishte e çuditshme, sepse sipas ligjeve të njohura të gravitetit, trupat më të largët duhet të lëviznin më ngadalë.
Ky devijim nga pritshmëria u interpretua si provë për një lloj “materie” që nuk mund të shihej, por që megjithatë ishte atje dhe jepte një forcë të mjaftueshme gravitacionale për të ndikuar në lëvizjen e yjeve. Kjo ishte harta e parë e një realiteti të padukshëm, që sot njihet me këtë emër të pazakontë.
Roli në strukturën e gjithësisë
Në shkallë të gjerë, kjo lloj materie është përgjegjëse për ruajtjen e strukturës së galaktikave dhe të vetë rrjetit kozmik që përbën gjithësinë. Pa praninë e saj, shumë struktura kozmike nuk do të kishin formë apo stabilitet. Ajo ndihmon në mbajtjen së bashku të yjeve dhe gazit në një galaktikë, duke parandaluar që të shpërbëhen për shkak të shpejtësive të tyre të larta rrotulluese.
Për më tepër, në simulime kompjuterike të zhvillimit të gjithësisë, përfshirja e këtij elementi të padukshëm është thelbësore për të prodhuar rezultatet që përputhen me realitetin që vëzhgojmë. Pa këtë element, strukturat e mëdha kozmike nuk do të kishin evoluar në mënyrën që njohim sot.
Si e zbulojmë atë pa e parë?
Për shkak se nuk emeton, përthith apo reflekton dritë, kjo formë e materies nuk mund të zbulohet drejtpërdrejt përmes teleskopëve optikë. Megjithatë, ekzistenca e saj është e qartë në mënyrën se si ndikon në trupat përreth. Dy janë mënyrat kryesore për të vëzhguar ndikimin e saj:
- Lëvizja e trupave qiellorë: Shpejtësitë e yjeve në galaktika janë shumë të larta për të justifikuar qëndrimin e tyre vetëm nga graviteti i materies së dukshme. Shtimi i një mase të padukshme në modelin fizik e bën sistemin stabil.
- Lente gravitetale: Drita që kalon pranë masave të mëdha përkulet për shkak të gravitetit të tyre. Kur vëzhgohet përkulja e dritës në mënyra që nuk përputhen me sasinë e materies së dukshme, kuptohet se ekziston një masë e padukshme që krijon këtë efekt.
Çfarë mund të jetë në të vërtetë?
Natyrisht, një nga pyetjet më të mëdha është: çfarë përbën këtë lloj materie? Janë hedhur hipoteza të shumta, por asnjë nuk është provuar përfundimisht. Një ide është se ajo përbëhet nga grimca të reja elementare që nuk ndërveprojnë përmes forcave elektromagnetike. Këto grimca, të quajtura WIMPs (grimca me ndërveprim të dobët dhe me masë), janë një prej kandidatëve më të diskutuar.
Ekzistojnë gjithashtu ide që sugjerojnë për grimca shumë të lehta dhe të shpejta, si aksionet, ose ndoshta një formë krejtësisht e panjohur e materies që shkon përtej fizikës aktuale. Për shkak se eksperimentet laboratorike ende nuk kanë arritur të zbulojnë një kontakt të drejtpërdrejtë me të, ajo mbetet në nivelin e hipotezave të bazuara në efekte gravitacionale.
Marrëdhënia me energjinë e errët
Edhe pse kanë emërime të ngjashme, materia dhe energjia e errët janë dy gjëra krejtësisht të ndryshme. E para ka masë dhe tërheq përmes gravitetit, ndërsa e dyta ka një efekt kundër gravitetit, duke shtyrë zgjerimin e gjithësisë. Ndërsa materia e errët ndihmon në formimin e strukturës, energjia e errët ndikon në ritmin dhe drejtimin e zgjerimit kozmik.
Kombinimi i këtyre dy elementeve përbën më shumë se 95% të përbërjes së gjithësisë, ndërsa materia që mund të vëzhgojmë direkt është vetëm një pjesë e vogël e saj – rreth 5%. Kjo e bën çështjen edhe më të thellë dhe e tregon sa pak dimë realisht për përbërjen e gjithësisë.
Përpjekjet për zbulimin e saj
Në vitet e fundit, janë ndërtuar shumë eksperimente nëntokësore me qëllim që të kapin një sinjal të drejtpërdrejtë nga ndonjë ndërveprim me grimcat e kësaj materieje. Për momentin, rezultatet kanë qenë të pasakta ose jo përfundimtare, por kërkimi vazhdon me ritme të shpejta.
Një tjetër fushë e premtuar është përdorimi i teleskopëve të avancuar për të krijuar harta të përhapjes së saj përmes efekteve që ka mbi dritën e galaktikave të largëta. Këto vëzhgime ndihmojnë në përpunimin e teorive ekzistuese dhe në zhvillimin e modeleve më të sakta të gjithësisë.