წარმოიდგინეთ კოსმოსის უკიდეგანო სივრცე, გალაქტიკები, უზარმაზარი ვარსკვლავები, ზემასიური შავი ხვრელები, თვალწარმტაცი ნისლეულები და გიგანტური ეგზოპლანეტები, რომელთაც სულ ცოტა მასა დააკლდა იმისთვის, რომ მნათობად ქცეულიყო… მაგრამ სამყაროში არის კიდევ რაღაც, რასაც ვერ ვხედავთ, ვერ ვეხებით და ვერც ვაკონტროლებთ — ეს ბნელი მატერიაა.

ის კოსმოსში არსებული ერთ-ერთი ყველაზე იდუმალებით მოცული რამაა, რომლის შესახებაც ბევრი არაფერი ვიცით, თუმცა სამყაროს 27%-ს სწორედ ბნელი მატერია შეადგენს.

როგორია და საიდან გაჩნდა? რამდენად შესაძლებელია მისი დაფიქსირება, სად უნდა ვეძებოთ და არის თუ არა ის ჩვენს მზის სისტემაში? წინამდებარე სტატიაში სწორედ ამ საკითხებზე მოგითხრობთ.

საიდან ვიცით, რომ ბნელი მატერია არსებობს?

13.8 მილიარდი წლის წინ გასაოცარი რამ მოხდა — დიდი აფეთქება, როცა სამყარო წარმოუდგენელ მასშტაბებამდე უსწრაფესად გაფართოვდა, როგორც, პირობითად, ბუშტი იბერება ჰაერით. ამ დროს არსებობა დაიწყო არა მხოლოდ ჩვეულებრივმა მატერიამ, არამედ სხვა, უხილავმა სუბსტანციამაც, რომელსაც ბნელ მატერიას ვუწოდებთ.

ის ელექტრომაგნიტურ რადიაციას არც შთანთქავს და არც გამოყოფს, სწორედ ამიტომაა უხილავი. მაგრამ არის ერთი ძალა, რომლითაც ბნელი მატერია სტანდარტულ მატერიასთან ურთიერთქმედებს — ეს გრავიტაციაა. რომ არა გრავიტაცია, მეც, თქვენც, პლანეტებიცა და ვარსკვლავებიც უბრალოდ დავიშლებოდით, რადგან არ იქნებოდა არაფერი, რაც ჩვენს შემადგენელ ნაწილაკებს ერთობლიობას შეუნარჩუნებდა. ამგვარი მიზიდულობა იმდენად უნივერსალურია, რომ მასთან კავშირს თავად ბნელი მატერიაც კი ვერ წყვეტს.

მაშ ასე, გვაქვს ბნელი მატერია და გვაქვს გრავიტაცია, რომელიც მასის პროპორციულია. თუმცა, კოსმოსში დამზერადი გრავიტაცია იმაზე ძლიერია, ვიდრე უნდა იყოს. აი, აქ შემოდის ბნელი მატერია, რადგან მხოლოდ ხილული მატერიის მასით მსგავსი მიზიდულობის ახსნა შეუძლებელია.

წარმოიდგინეთ, რომ ხელში ბუმბული გიჭირავთ, მაგრამ მას ვერ ძრავთ, გამოდის, რომ ხილული ბუმბულის გარდა არის კიდევ რაღაც, რაც ხელს ასე ძლიერ გიმძიმებთ. დაახლოებით მსგავსი რამ ხდება კოსმოსშიც, ის ამოუცნობი რამ კი ბნელი მატერიაა.

ეს აისახება როგორც ვარსკვლავთა მოძრაობაზე, ისე გალაქტიკების ბრუნვასა და ევოლუციაზე. რომ არა ბნელი მატერია, ზოგი გალაქტიკა, მხოლოდ მისი ხილული მასის არსებობის შემთხვევაში, მთლიანობას უბრალოდ ვერ შეინარჩუნებდა. მეტიც, ცნობილია გალაქტიკა, სახელად Dragonfly 44, რომელიც, მეცნიერთა აზრით, თითქმის სრულად ბნელი მატერიისგან შედგება. ვარაუდობენ, რომ ადრეულ სამყაროში არსებობდა ე.წ. ბნელი ვარსკვლავებიც, რომლებშიც ბნელი მატერიის კონცენტრაცია ჩვეულებრივზე მეტი იყო. არაა გამორიცხული ისიც, რომ კოსმოსში ბნელი მატერიის პლანეტებიც გვხვდებოდეს (წაიკითხეთ ვრცლად: შესაძლოა, კოსმოსში ბნელი მატერიისგან შემდგარი პლანეტები არსებობდეს).

ბნელი მატერია მზის სისტემაში

მაგრამ, მოდი, ჩვენს მზის სისტემაში გადმოვინაცვლოთ, სადაც ვარსკვლავის გარშემო პლანეტები, მათ ირგვლივ კი ბუნებრივი თანამგზავრები საათის მექანიზმივით მწყობრად მოძრაობს. შესაძლებელია თუ არა რომ აქ, დედამიწის კოსმოსურ სამეზობლოში, ბნელი მატერია არსებობდეს?

ეს სუბსტანცია სამყაროში ძაფისებრი სტრუქტურის სახითაა გავრცელებული, როგორც ერთგვარი ქსელი. გამონაკლისი კი არც ჩვენი მშობლიური ირმის ნახტომის გალაქტიკაა, რომლის მასის 95 პროცენტიც უხილავია.

ასევე, იხილეთ: ნახეთ: ახალი რუკა გვიჩვენებს, როგორაა სამყაროში ბნელი მატერია განაწილებული

ერთ-ერთი კვლევის თანახმად, თავად მზის სისტემაში გრავიტაციის 45%-ზე სწორედ ბნელი მატერიაა პასუხისმგებელი და მან კოსმოსურ ხომალდებზეც კი შეიძლება გავლენა იქონიოს. არაა გამორიცხული, რომ მათ შორის იყოს Voyager 1 და 2, რომლებიც ვარსკვლავთაშორის სივრცეში გადაადგილდება და გრამფირფიტაზე ჩაწერილ ჩაკრულოს თან დაატარებს. ეს ეხება Pioneer 10-სა და 11-ს, New Horizons-სა და Arrokoth-საც.

მათზე ბნელი მატერიის გავლენა, ძლიერი, რა თქმა უნდა, არაა. მეცნიერები ამბობენ, რომ ასეთი გრავიტაციული ურთიერთქმედება ხომალდების ტრაექტორიას 1.5 მეტრამდე მანძილით ცვლის, ყველაზე მეტად კი ეს მზისგან 30 000 ასტრონომიულ ერთეულ დისტანციაზე იგრძნობა, ანუ პლუტონის მიღმა, ოორტის ღრუბლის ფარგლებში, რომელიც 100 000 ასტრონომიულ ერთეულ მანძილზე ვრცელდება.

არაა გამორიცხული, ბნელი მატერიის გრავიტაციას ისეთ ვარსკვლავთაშორის ობიექტებზეც ემოქმედა, როგორიც ოუმუამუაა, რომელიც მზის სისტემას 2017 წელს ეწვია. მისი გადაადგილების სიჩქარე შეიძლება სწორედ ამით აიხსნას. განიხილება ჰიპოთეზურ პლანეტა 9-ის ორბიტაზე ბნელი მატერიის პოტენციური ზემოქმედებაც, რასაც შეეძლო, ამ ციური სხეულისთვის ადგილი შეეცვალა.

ასეა თუ ისე, მეცნიერები ფიქრობენ, რომ მზის სისტემაში ბნელი მატერიის გაზომვა შესაძლებელია.

ბნელი მატერიის ნაწილაკები

ჩვეულებრივი მატერია ბარიონებისგან შედგება, რომლებიც მძიმე ელემენტარული ნაწილაკებია და პროტონებს, ელექტრონებსა და ნეიტრონებს მოიცავს. რაც შეეხება ბნელ მატერიას, სპეციალისტები ვარაუდობენ, რომ ის არაბარიონულია და სუსტად ურთიერთმოქმედ მასიურ ნაწილაკებს (WIMP) აერთიანებს. ისინი პროტონებზე 10-100-ჯერ მასიურია, მაგრამ იქიდან გამომდინარე, რომ სტანდარტულ, ხილულ სუბსტანციასთან სუსტ კავშირშია, მათი დაფიქსირება ძნელია.

ბნელი მატერიის ერთ-ერთი მოწინავე კანდიდატი ნაწილაკი ნეიტრალინოა, რომელიც ნეიტრონზე მძიმე და ნელია. კიდევ ერთი პოტენციური კომპონენტი სტერილური ნეიტრინოა, რომელიც ჩვეულებრივ მატერიაში არ გვხვდება და მასთან მხოლოდ გრავიტაციის მეშვეობით ურთიერთქმედებს. აღსანიშნავია, რომ ნეიტრინოების ნაკადი თავად მზიდან მოემართება და დედამიწასა თუ მის მაცხოვრებლებში ისე გადის, რომ ვერ ვამჩნევთ.

სხვა კანდიდატებს შორისაა ნეიტრალური აქსიონი და მუხტის არმქონე ფოტინო. ორივე მათგანი თეორიულად არსებული ნაწილაკებია, რომლებიც შესაძლოა, ბნელ მატერიასთან ასოცირდებოდეს.

მეცნიერები ცდილობენ, ზოგიერთი ეს ნაწილაკი დააფიქსირონ და ამით ბნელ მატერიაზე მეტი შეიტყონ. მაგალითად, ასეთია ნეიტრინოების შემსწავლელი ობსერვატორია IceCube, რომელიც ანტარქტიდის ყინულქვეშაა განლაგებული. ჩვეულებრივი ტელესკოპებით უხილავ სუბსტანციას ვერ აღვბეჭდავთ, რადგან მსგავსი მოწყობილობები სინათლის სხვადასხვა სპექტრს აფიქსირებს, ბნელ მატერიას კი ამგვარი გამოსხივება არ ახასიათებს. სამაგიეროდ, შესაძლებელია გარემომცველ სივრცეზე მისი გავლენა გამოვიკვლიოთ და ვარსკვლავების ან გალაქტიკების მოძრაობით ვიმსჯელოთ.

ამაში საკუთარ წვლილს შეიტანს ჯეიმს ვების კოსმოსური ტელესკოპიც, რომელიც ინფრაწითელი სინათლისადმია მგრძნობიარე, რის გამოც სამყაროს წარსულის დანახვა შეუძლია. ეს საშუალებას გვაძლევს, გალაქტიკების ევოლუციას კოსმოსის განვითარების სხვადასხვა ეტაპზე დავაკვირდეთ და ამ პროცესში ბნელი მატერიის წვლილი გავაანალიზოთ.

ასე რომ, ვინ იცის, იქნებ, ერთ დღესაც კაცობრიობამ ბნელი მატერიის საიდუმლო ამოხსნას და სამყაროს შემეცნების გზაზე წინ კიდევ ერთი ნაბიჯი გადადგას.