Opservatorij Vera C. Rubin započeo je potragu za tamnom tvari

Na vrhu Anda, pod kristalno čistim nebom Čilea, najveća digitalna kamera ikad sagrađena upravo je započela desetogodišnju misiju. Svake tri noći snimat će cijelo južno nebo — ne samo da bi hvatala galaksije i supernove, već da bi otkrila ono što ne možemo vidjeti: tamnu tvar koja čini 85 % svemira.

---

Sve što poznajemo — zvijezde, planete, crne rupe, pa čak i međuzvjezdanu prašinu — čini tek oko 15 % ukupne mase svemira. Ostatak, vjeruju astronomi, čini nešto što ne emitira svjetlost, ali itekako ima gravitaciju: tamna tvar.

Njezino postojanje ne dokazuje izravna opažanja, već posredni učinci: zakrivljenje svjetlosti, ponašanje galaksija, gibanje zvijezda. Što je zapravo tamna tvar, znanstvenici i dalje ne znaju. Upravo zato, Opservatorij Vera C. Rubin, koji je ovog mjeseca objavio svoje prve fotografije, pokreće višegodišnje opažanje čiji je cilj rasvijetliti ono što doslovno ne možemo vidjeti.

To nije slučajnost. Opservatorij nosi ime po Veri Rubin, astronomkinji koja je 1970-ih prva ponudila ozbiljne dokaze da u svemiru postoji nešto što uopće ne svijetli — i što prema masi nadmašuje sve drugo.

Najveća kamera u povijesti snima svemir kao nikad prije

Smješten na 2700 metara nadmorske visine u čileanskim Andama, Opservatorij Rubin koristi kameru veličine automobila, rezolucije 3200 megapiksela — najveću ikad izgrađenu. Svakih 72 sata snimit će čitavo nebo vidljivo s južne hemisfere, pri čemu će jedna slika pokrivati područje 45 puta veće od punog Mjeseca.

Godišnje će opservatorij generirati više od 5 petabajta podataka — ekvivalent desetljećima digitalne glazbe — a sve će to znanstvenicima omogućiti stvaranje vremenskih presjeka neba, otkrivanje iznenadnih eksplozija poput supernova, nebeskih tijela u pokretu, ali i mapiranje milijardi galaksija.

To mapiranje nije puko brojanje zvijezda. Galaksije u svemiru nisu razbacane nasumično — njihovo grupiranje i oblikovanje ovisi o tamnoj tvari koja ih, poput nevidljive mreže, privlači i organizira. Vizualno, taj raspored podsjeća na kozmičku paukovu mrežu ili pjenu od sapunice. Snimke s Rubina trebale bi precizno rekonstruirati tu strukturu — i, možda, odrediti gdje se tamna tvar točno nalazi.

Gravitacijsko savijanje svjetlosti vodi do nevidljivog

Još od Alberta Einsteina znamo da svjetlost ne putuje ravnom linijom ako prođe blizu masivnog objekta. Tada je gravitacija savija poput leće, i izobličuje ono što vidimo. Taj fenomen, poznat kao gravitacijske leće, danas se koristi za “nacrtavanje” tamne tvari.

Ako svjetlost neke daleke galaksije dolazi savijena, a između nje i nas nema ničeg vidljivog — moguće je da je zakrivljena gravitacijom tamne tvari. Što je savijanje veće, to je mase više. Upravo će Rubin omogućiti sustavno snimanje takvih distorzija u milijardama galaksija i na taj način pomoći kartirati nevidljive mase svemira.

Potraga koja traje gotovo stoljeće

Pojam “tamna tvar” prvi je upotrijebio Fritz Zwicky još 1933. nakon što je promatrao galaksije u jatu Coma. Proračunao je da bi se galaksije, s obzirom na svoju brzinu, trebale raspršiti da nema neke dodatne mase koja ih drži zajedno. No u to vrijeme nije bilo dovoljno podataka da bi njegova hipoteza bila općeprihvaćena.

Sve se promijenilo kada je na scenu stupila Vera Rubin, koja je 1965. postala prva znanstvenica zaposlena u Odjelu za zemaljski magnetizam pri Carnegie institutu u Washingtonu. Zajedno s kolegom Kentom Fordom koristila je novi, iznimno osjetljiv spektrograf kako bi mjerila brzine zvijezda u galaksijama.

U našem Sunčevom sustavu, gdje je većina mase koncentrirana u Suncu, unutarnji planeti gibaju se znatno brže od vanjskih. Rubin je očekivala isti uzorak u galaksijama. No stvarnost ju je iznenadila.

“Očekivali smo da će zvijezde koje su udaljenije od središta galaksije kružiti sporije”, izjavila je 1992. godine. “Ali pronašli smo da se kreću jednako brzo kao i one bliže središtu.” Postojale su samo dvije mogućnosti: ili Newtonovi zakoni više ne vrijede, ili su zvijezde pod utjecajem nevidljive mase — tamne tvari.

Znanstveni doprinos

Iako sama Rubin nikada nije postavila sebi za cilj istraživati tamnu tvar kao teorijski koncept, njezini podaci su to učinili za nju. Godinama je prikupljala i analizirala gibanja zvijezda unutar galaksija, a njezini su grafikoni u konačnici uvjerili i najveće skeptike.

Nakon njezine smrti, znanstvena zajednica počela je ozbiljno prepoznavati njezin doprinos. Godine 2019. američki je Kongres izglasao preimenovanje tadašnjeg Velikog sinoptičkog teleskopa (LSST) u Opservatorij Vera C. Rubin. U lipnju 2025. američka kovnica pustila je u opticaj četvrt-dolar s njezinim likom.

U međuvremenu su drugi nastavili tamo gdje je Rubin stala. Računalne simulacije iz 1970-ih, koje su razvili fizičari James Peebles, Jeremiah Ostriker i Amos Yahil, pokazale su da galaksijama nedostaje barem deset puta više mase nego što je vidljivo. Zaključili su da nešto mora postojati: bilo da su to crne rupe, hladne “tamne” zvijezde, ili još neotkrivena čestica.

U idućih deset godina, Opservatorij Vera C. Rubin postat će najvažniji alat za mapiranje nevidljive strane svemira. Njegova arhiva sadržavat će milijarde galaksija, milijune gravitacijskih leća i vremenske presjeke u razlučivosti bez presedana.

Više od pola stoljeća nakon što je Vera Rubin stajala sama pred zidom znanstvenog skepticizma, njezin rad i dalje oblikuje budućnost kozmologije. Razlika je što ovaj put neće biti sama — čitav svijet će gledati u istom smjeru.