Koliko je materije u svemiru? Znanstvenici znaju odgovor

Skupina američkih astrofizičara uspjela je dosad najpreciznije izmjeriti količinu materije u svemiru, što je vječna tajna kozmosa.

Rezultat, objavljen u časopisu Astrophysical Journal, kaže da od ukupne količine materije i energije koje čine svemir, materija iznosi 31.5 posto, plus-minus 1.3 posto.

Ostalih 68.5 posto je tamna energija, tajanstvena sila koja uzrokuje ubrzavanje širenja svemira tijekom vremena, što je najprije zaključeno promatranjem udaljenih zvijezda u eksploziji kasnih 1990-ih.

- Drugim riječima, ovo znači da je ukupna količina materije u svemiru ekvivalentna 66 milijardi bilijuna puta masi našeg Sunca, rekao je Mohamed Abdullah iz Riversidea, astrofizičar s kalifornijskog sveučilišta i vodeći autor istraživanja.

Veći dio ove materije, 80 posto, naziva se tamnom materijom. Njezina priroda još nije poznata, no može se sastojati od neke još uvijek neotkrivene subatomske čestice.

Posljednja mjerenja dobro korespondiraju s vrijednostima koja su prethodno istražile druge skupine znanstvenika koje su koristile drugačije kozmološke tehnike, poput mjerenja temperaturnih fluktuacija kod nisko energetske radijacije preostale od Velikog praska.

- Ovo je stogodišnji proces i s vremenom postajemo precizniji. Jednostavno je sjajno moći napraviti tako temeljito mjerenje svemira, a u isto vrijeme ne napustiti planet Zemlju, rekla je Gillian Wilson, koautorica istraživanja i profesorica na kalifornijskom sveučilištu.

Kako se zapravo mjeri svemir?

Skupina je usavršila 90 godina staru tehniku koja uključuje promatranje načina na koje galaksije orbitiraju unutar grozdova galaksija - golemih sustava koji sadržavaju tisuće galaksija.

Iz ovih promatranja shvatili su koliko je snažan gravitacijski trzaj svakog galaktičkog grozda, iz čega se potom može izračunati ukupna masa te nakupine.

Ustvari, objasnila je Wilson, njihovu tehniku je prvotno razvio legendarni astronom Fritz Zwicky, prva osoba koja je posumnjala u postojanje tamne materije u skupinama galaksija tijekom 1930-ih. Primijetio je da je udružena gravitacijska masa galaksija koje je promatrao u obližnjoj nakupini galaksija Coma bila nedovoljna da spriječi te galaksije od toga da ne odlete jedna od druge te je shvatio da u cijeloj priči mora postojati druga nevidljiva materija.

Skupina stručnjaka s kalifornijskog sveučilišta usavršila je Zwickyjevu tehniku, razvivši uređaj kojeg su nazvali GalWeight koji preciznije utvrđuje koje galaksije pripadaju određenom grozdu, a koje ne.

Tamna materija

Primijenili su svoj uređaj na Sloan Digital Sky Survey, najdetaljniju trodimenzionalne karte svemira trenutačnu dostupne, izmjerivši masu od 1800 skupina galaksija te tako izradivši katalog. Naposljetku, usporedili su broj galaktičkih grozdova koje su promatrali prema jedinici volumena u svome katalogu naspram serije kompjutorskih simulacija, od kojih je svaka učitavala drugačiju vrijednost za ukupnu materiju svemira.

Simulacije s premalo materije imale su nekoliko grozdova, dok su ih one s previše materije imale mnogo. Vrijednost koju su pronašli i nazvali Goldilocks savršeno odgovara simulaciji.

Wilson je objasnila da bi nas preciznija mjera ukupne količine materije svemira mogla odvesti korak bliže shvaćanju prirode tamne materije, jer znamo točno koliko materije trebamo tražiti kad znanstvenici provode čestične eksperimente, primjerice u Velikom hadronskom sudaraču.

Također, ukupna količina tamne materije i tamne energije govori nam o sudbini svemira, dodala je, s trenutačnim znanstvenim konsenzusom da idemo prema Velikom smrzavanju kad se galaksije odmiču dalje i dalje jedna od drugih, a zvijezde u tim galaksijama s vremenom ostaju bez pogonskog goriva.