Utrka za razumijevanje tamne tvari ulazi u novu fazu.
NASA-in svemirski teleskop Nancy Grace Roman, čije se lansiranje očekuje 2027. godine, spreman je za jedan od najsloženijih izazova moderne astrofizike: pronalazak i precizno mapiranje nevidljive tvari koja čini većinu mase svemira — tamne tvari. Iako ju nikada nismo izravno detektirali, njezina prisutnost se osjeća svugdje — u gibanju zvijezda, strukturi galaksija i samoj arhitekturi kozmosa.
Ključni tragovi te nevidljive sile dolaze kroz fenomen gravitacijske leće, efekt koji je još prije stotinu godina predvidio Albert Einstein. Kada se jedna masivna galaksija nađe točno između nas i neke daleke pozadinske galaksije, njezina gravitacija iskrivi svjetlost koja dolazi iz pozadine — stvarajući dramatične lukove, prstenove i duplikate galaksija u svemirskim slikama. Upravo će Romanov teleskop tragati za tisućama takvih “gravitacijskih leća”, a njihova analiza mogla bi nam dati uvid u to kako je tamna tvar raspoređena na najmanjim mogućim razmjerima.
Znanstvena revolucija u 300 megapiksela
Romanov širokokutni infracrveni instrument bilježit će slike koje pokrivaju područja čak 200 puta veća od onih koje je snimao Hubble. Svaka pojedina fotografija sadržavat će potencijalno stotine gravitacijskih leća, a znanstvenici procjenjuju da će ih ukupno biti više od 160.000. Od tog broja, barem 500 će biti dovoljno “precizno poravnate” da se na njima mogu mjeriti mikroskopske devijacije svjetlosti — tragovi malih nakupina tamne tvari.
“Dosad smo ovisili o slučajnim poravnjanjima dviju galaksija na liniji našeg pogleda, što znači da su slični objekti bili rijetki,” pojasnio je Bryce Wedig, doktorand sa Sveučilišta Washington u St. Louisu i glavni autor nove studije objavljene u časopisu The Astrophysical Journal. “S Romanom ulazimo u potpuno novu eru — ne samo zbog količine podataka, već i zbog razlučivosti koja omogućuje detekciju i manjih, suptilnijih leća koje su dosad promicale ispod radara.”
Gravitacijske leće koje otkrivaju ono što ne možemo vidjeti
Iako tamna tvar ne emitira, ne reflektira niti apsorbira svjetlost, ona ima masu — a masa zakrivljuje prostor, pa tako i putanju svjetlosti. Kad svjetlost iz daleke galaksije naiđe na gravitacijsko polje galaksije ispred nje, ta svjetlost se prelama i širi u više smjerova. Rezultat su višestruke, često iskrivljene slike pozadinske galaksije, što znanstvenicima omogućuje precizno mjerenje raspodjele mase — vidljive i nevidljive.
Romanov instrument sposoban je detektirati zakrivljenja manja od 50 miliarksekundi, što je usporedivo s promjerom vlasi kose gledane s udaljenosti od više od 250 metara. Takva preciznost omogućuje znanstvenicima da otkriju i najmanje “nakupine” tamne tvari — one koje su se, spajajući se kroz kozmičko vrijeme, formirale u galaksije kakve danas poznajemo.
“Trebaju nam pozadinske galaksije koje su dovoljno svijetle i točno poravnate s prednjima kako bismo mogli rekonstruirati raspored tamne tvari,” objašnjava dr. Tansu Daylan, voditelj istraživačkog tima i profesor na Sveučilištu Washington.
Što je zapravo tamna tvar?
Premda znamo da mora postojati — jer bez nje galaksije ne bi imale dovoljno gravitacije da zadrže zvijezde — još uvijek ne znamo od čega se tamna tvar sastoji. Sve više se vjeruje da nije riječ o jednoj čestici, nego o cijelom zoo-parku nepoznatih sastojaka. Ono što jest sigurno jest da njezin gravitacijski utjecaj ima mjerljive učinke, osobito kroz fenomen leće.
“Dvostruke slike koje vidimo kroz leće omogućuju višestruka mjerenja mase galaksije koja se nalazi ispred,” kaže Daylan. “To nam daje neusporedivo precizniji uvid u distribuciju tamne tvari.”
Svaka nova otkrivena gravitacijska leća koja iskrivi svjetlost još jedne daleke galaksije još je jedan piksel u slici koja bi mogla odgonetnuti jedno od najvećih pitanja moderne znanosti: Što je zapravo tamna tvar?
Dok Roman još čeka svoje lansiranje, tim znanstvenika već koristi druge teleskope kako bi izgradio bazu potencijalnih gravitacijskih leća — uključujući i podatke iz ESA-inog teleskopa Euclid te budućeg zemaljskog opservatorija Vera C. Rubin u Čileu, koji počinje s punim radom za nekoliko tjedana.
Nakon što Roman počne slati svoje infracrvene slike, ti će se podaci križati s optičkim snimkama iz Hubblea, Euclida i Rubina, čime će se stvoriti najpotpuniji mogući prikaz gravitacijskih leća.
“Želimo iskoristiti svaki mogući podatak, svaku leću, kako bismo došli korak bliže odgovoru na pitanje što zapravo čini tamnu tvar,” zaključuje Daylan.
🔵 Pridružite se razgovoru!
Imate nešto za podijeliti ili raspraviti? Povežite se s nama na Facebooku i pridružite se zajednici znatiželjnih istraživača u našem Telegram kanalu. Za najnovija otkrića i uvide, pratite nas i na Google Vijestima.
