Tamna tvar obično se opisuje kao nevidljivi materijal koji oblikuje svemir gotovo isključivo gravitacijom. Novo istraživanje pokazuje da bi dodatna sila među česticama tamne tvari mogla proizvesti neočekivan učinak: umjesto da ubrza stvaranje velikih kozmičkih struktura, najčešće bi ga usporila.
Ideja koja mijenja jednostavnu sliku tamne tvari
U današnjem kozmološkom modelu tamna tvar ima golemu ulogu, premda je ne možemo izravno vidjeti. Njezina gravitacija pomaže okupljanju galaksija, skupova galaksija i golemih niti kozmičke mreže.
Ta slika počiva na pretpostavci da se tamna tvar, barem u velikoj mjeri, ponaša kao materijal koji s običnom tvari i sa samom sobom djeluje gotovo samo gravitacijski. No fizičari ne znaju je li to cijela priča.
Novo istraživanje, objavljeno u časopisu Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, ispituje mogućnost da čestice tamne tvari međusobno osjećaju još jednu silu. Ta sila ne bi djelovala na atome, svjetlost ili običnu tvar, pa bi ostala skrivena izravnim opservacijama.
“Dosad smo o tamnoj tvari učili gotovo isključivo preko njezinih gravitacijskih učinaka”, kaže Zachary Weiner, istraživač s Instituta Perimeter za teorijsku fiziku i dopisni autor studije. “To ostavlja otvorenom mogućnost da tamna tvar ima dodatna međudjelovanja koja su skrivena običnoj tvari.”
Sitna odstupanja u svemiru traže nova objašnjenja
Zanimanje za dodatne sile u tamnom sektoru poraslo je zbog napetosti u najpreciznijim kozmološkim mjerenjima.
Podaci o širenju svemira, rastu galaksija i rasporedu velikih struktura ne uklapaju se uvijek potpuno glatko u standardni model. Riječ je o malim odstupanjima, ali dovoljno upornima da potiču nove teorijske provjere.
Neka mjerenja udaljenog svemira upućuju na to da je širenje u prošlosti možda bilo malo sporije nego što predviđa standardna slika. S druge strane, podaci iz kozmičke mikrovalne pozadine već dugo otvaraju pitanje je li materija na najvećim ljestvicama zbijenija nego što se očekivalo.
Jedno moguće rješenje jest dodatna sila koja djeluje samo među česticama tamne tvari. Takva sila mogla bi utjecati na širenje svemira i na stvaranje kozmičke mreže.
Sila koja privlači, ali ne daje očekivani rezultat
Na prvi pogled sve izgleda jednostavno. Ako tamna tvar ima dodatnu privlačnu silu, njezine bi se čestice trebale lakše skupljati. Time bi, barem intuitivno, rast galaksija i velikih kozmičkih struktura trebao biti brži.
Istraživači su doista pokazali da dodatna sila pomaže tamnoj tvari da se učinkovitije nakuplja. No u istom modelu događa se još nešto: kako se svemir širi, čestice tamne tvari efektivno postaju lakše.
Taj drugi učinak mijenja cijeli rezultat. Pojačano skupljanje tamne tvari nije dovoljno da ostavi jači gravitacijski trag u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini. U većini slučajeva ukupni ishod je slabiji rast struktura, a ne snažniji.
“Prvo što biste očekivali jest da dodatna privlačna sila tamne tvari ubrza rast struktura”, kaže Weiner. “Ali istodobno se pojavljuje još jedan učinak.”
To je središnji preokret studije. Dodatna sila ne može se promatrati odvojeno od načina na koji se tamna tvar mijenja kroz kozmičku povijest. U svemiru isti mehanizam može gurati jedan proces u jednom smjeru, a ukupni rezultat odvesti u suprotnom.
DESI i novi pregledi neba zaoštravaju testove
Rezultati bi mogli biti važni i za modele kojima se pokušavaju objasniti novija mjerenja instrumenta Dark Energy Spectroscopic Instrument, poznatog kao DESI. DESI prati raspored galaksija i kvazara kako bi se preciznije rekonstruirala povijest širenja svemira.
Neki prijedlozi koji se vežu uz DESI-jeve podatke oslanjaju se na slična međudjelovanja tamne tvari. Autori nove studije upozoravaju da takvi modeli moraju uzeti u obzir i učinak koji su opisali: dodatna privlačna sila ne znači nužno jače zbijanje svemira.
Kako budu pristizali sve precizniji podaci iz novih pregleda neba, teorije o tamnoj tvari bit će sve teže skrivati iza općih pretpostavki. Modeli će morati istodobno objasniti širenje svemira, rast kozmičke mreže i tragove u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini.
“Svemir je često suptilniji od naše intuicije”, kaže Weiner. “Zato ove ideje moramo stalno testirati.”
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
Izvori i publikacija
Marco Costa et al, Dark forces suppress structure growth, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2026).
DOI: 10.1088/1475-7516/2026/06/055
Časopis / izvor: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
