Materia e errët është një nga përbërësit më të rëndësishëm dhe më pak të kuptuar të universit. Ajo nuk lëshon, nuk përthith dhe nuk pasqyron dritë, ndaj nuk mund të fotografohet drejtpërdrejt me teleskopë. Prania e saj zbulohet përmes gravitetit: yjet lëvizin, galaktikat qëndrojnë të lidhura dhe rrezet e dritës përkulen sikur në hapësirë të ekzistonte shumë më tepër masë sesa ajo që shihet.
Vlerësimet kozmologjike tregojnë se kjo substancë e padukshme përbën rreth 85 për qind të gjithë materies dhe afërsisht 27 për qind të përmbajtjes së përgjithshme të kozmosit. Materia e zakonshme, nga e cila ndërtohen planetët, yjet dhe organizmat, zë vetëm rreth pesë për qind. Pjesa më e madhe e mbetur i atribuohet energjisë së errët, një dukuri tjetër që lidhet me përshpejtimin e zgjerimit kozmik.
Si u kuptua se mungonte masë
Të dhënat e para bindëse erdhën nga studimi i lëvizjes së galaktikave dhe grumbujve galaktikë. Sipas sasisë së lëndës së dukshme, objektet në skajet e galaktikave spirale duhej të rrotulloheshin më ngadalë se ato pranë qendrës. Vëzhgimet treguan një pamje tjetër: shpejtësia mbetej e lartë edhe në zonat e largëta.
Pa një rezervë shtesë mase, shumë yje do të duhej të shkëputeshin nga galaktikat. Zgjidhja që përputhet më mirë me matjet është ekzistenca e një haloje të gjerë dhe të padukshme, e cila rrethon diskun galaktik dhe ushtron tërheqje gravitacionale.
Një provë tjetër vjen nga thjerrëzimi gravitacional. Objektet masive shtrembërojnë hapësirë-kohën dhe devijojnë dritën e galaktikave që ndodhen pas tyre. Duke matur këtë deformim, astronomët mund të rindërtojnë shpërndarjen e masës, edhe kur ajo nuk ndriçon. Në disa përplasje grumbujsh galaktikë, pjesa më e madhe e masës së llogaritur është ndarë nga gazi i nxehtë i dukshëm, duke përforcuar idenë e një përbërësi të veçantë.
Roli në formimin e universit
Materia e errët nuk është vetëm masë e munguar në llogaritje. Ajo konsiderohet skeleti gravitacional mbi të cilin u ndërtua struktura kozmike. Pas Big Bang-ut, ndryshimet shumë të vogla të dendësisë u rritën gradualisht. Përbërësi i padukshëm nisi të grumbullohej dhe krijoi zona ku gazi i zakonshëm mund të tërhiqej, të ftohej dhe të formonte yje.
Me kalimin e miliarda viteve, ky proces prodhoi galaktika, grupe dhe filamente të mëdha të rrjetës kozmike. Simulimet që përfshijnë një formë “të ftohtë” të materies së errët riprodhojnë mjaft mirë strukturën në shkallë të gjerë. Megjithatë, sjellja e saj në galaktikat më të vogla vazhdon të testohet me vëzhgime gjithnjë më të sakta.
Nga çfarë mund të përbëhet
Identiteti i saj fizik mbetet i panjohur. Kandidatët më të studiuar përfshijnë grimcat masive me ndërveprim të dobët, të njohura si WIMP, dhe aksionet, grimca hipotetike shumë të lehta. Modele të tjera propozojnë neutrino sterile, grimca të një sektori të fshehtë ose një përzierje komponentësh me masa dhe veti të ndryshme.
Vrimat e zeza të formuara në universin e hershëm mund të japin një kontribut, por kufizimet astronomike e bëjnë të vështirë që ato të shpjegojnë të gjithë sasinë e nevojshme. Po kështu, planete të zbehta, yje të dështuar dhe trupa të tjerë të zakonshëm nuk mjaftojnë për të plotësuar diferencën e matur.
Kërkimi për një zbulim të drejtpërdrejtë
Eksperimentet nëntokësore përdorin materiale jashtëzakonisht të pastra për të kapur përplasje të rralla mes grimcave të panjohura dhe atomeve. Detektori LUX-ZEPLIN ka vendosur kufizime shumë të forta ndaj disa llojeve të WIMP-ve, por rezultatet më të fundit nuk kanë treguar ende një sinjal të drejtpërdrejtë. Mungesa e zbulimit po ngushton modelet e mundshme dhe po orienton kërkimin drejt masave më të ulëta ose ndërveprimeve edhe më të dobëta.
Një qasje tjetër përdor përplasësit e grimcave, ku shenja kërkohet në formën e energjisë dhe impulsit që duket se mungon pas një përplasjeje. Astronomët kërkojnë gjithashtu rreze gama, neutrino ose grimca të tjera që mund të prodhohen kur kandidatët e materies së errët asgjësohen apo zbërthehen.
Hartat e reja kozmike po sjellin një këndvështrim plotësues. Të dhënat e teleskopit James Webb kanë mundësuar një nga hartëzimet me rezolucion të lartë të shpërndarjes së saj, duke përdorur deformimet në dritën e qindra mijëra galaktikave. Euclid po zgjeron këtë punë në një pjesë të madhe të qiellit, me synimin për të matur ndikimin e masës së padukshme gjatë historisë së universit.
Deri tani, materia e errët nuk është kapur si grimcë në laborator. Megjithatë, ndikimi i saj gravitacional shfaqet në shumë matje të pavarura. Zbulimi i natyrës së saj do të ndryshonte jo vetëm astronominë, por edhe fizikën e grimcave, sepse do të tregonte se modeli aktual i lëndës përshkruan vetëm një pjesë të realitetit.