Tamna tvar možda je postojala prije svemira i mogla bi trajati zauvijek

Znanstvenici sve više sumnjaju da najtajanstvenija tvar u svemiru nije samo starija od galaksija i zvijezda, već možda i od samog svemira — i mogla bi nadživjeti sve što poznajemo.

U samom srcu svakog galaktičkog vrtloga, između zvijezda i izvan dosega svjetlosti, skriva se nevidljiva sila koja oblikuje svemir. Riječ je o tamnoj tvari – materiji koja ne zrači, ne reflektira i ne apsorbira svjetlo, ali bez nje naše galaksije, uključujući Mliječni put, vjerojatno se nikad ne bi formirale. I dok još uvijek nemamo pojma od čega je tamna tvar sačinjena, novo istraživanje upućuje na to da je mogla nastati i prije samog Velikog praska – i da bi mogla preživjeti i kraj svemira.

Tamna tvar je zagonetna sila koja upravlja svemirom

Još 1930-ih astronom Fritz Zwicky primijetio je da se galaksije u skupovima gibaju prebrzo s obzirom na uočenu količinu mase. Kasnije je Vera Rubin pokazala da se pojedinačne galaksije okreću toliko brzo da bi se, prema svim poznatim zakonima fizike, morale raspasti – osim ako nešto ne drži sve na okupu. Tako je rođena ideja o tamnoj tvari.

Danas znamo da čini oko 80 posto sve mase u svemiru i da svojom gravitacijom upravlja stvaranjem i evolucijom galaksija. No, unatoč desetljećima istraživanja, njezina prava priroda ostaje nepoznata. Ono što dodatno intrigira znanstvenike je mogućnost da tamna tvar nije nastala zajedno s običnom materijom, već da potječe iz vremena koje prethodi svemu što poznajemo.

Je li tamna tvar starija od Velikog praska?

U današnjim kozmološkim modelima Veliki prasak nije bio početak svega, već posljedica još starijeg procesa – inflacije. To je bilo razdoblje nevjerojatno brze ekspanzije svemira, brže od brzine svjetlosti, pokrenuto kvantnim silama koje su se potom raspale u čestice i zračenje. Iz tog materijala nastale su prve zvijezde, planeti i sve ostalo što danas vidimo.

Ali što ako je tamna tvar nastala još ranije?

Fizičar Tommi Tenkanen s američkog Sveučilišta Johns Hopkins 2019. je predložio da su kvantne sile koje su pokrenule inflaciju također mogle stvoriti tamnu tvar – doslovno u prvim djelićima sekunde postojanja svemira. Godine 2024. Katherine Freese sa Sveučilišta u Teksasu dodatno je razradila tu ideju kroz teorijski model nazvan WIFI (Warm Inflation during Freeze-In). Prema njemu, tamna tvar nastaje već u prvim trenucima inflacije, ali je širenje svemira ne razrjeđuje niti uništava. Umjesto toga, ona preživljava i ostaje prisutna u svim kasnijim razdobljima svemira.

Ako je to točno, tamna tvar je starija od obične materije – i možda izdržljivija nego što smo ikad zamislili.

Tamna tvar ne umire tako lako

Može li tamna tvar ikada nestati? Ovisi o tome od čega je točno sastavljena. Neki modeli predviđaju da je toliko stabilna da se nikada ne može raspasti – čak ni nakon nezamislivo dugih vremenskih razdoblja. Drugi pak dopuštaju mogućnost da u iznimno rijetkim slučajevima reagira sama sa sobom ili s običnom materijom i tada nestane u bljesku energije.

Ako se to događa, tada bi astronomi povremeno trebali uočiti specifičnu svjetlost tamne tvari – vrlo slabo zračenje u točno određenim valnim duljinama koje bi odudaralo od ostatka svjetlosti galaksije.

Kako bi testirali tu hipotezu, tim astronoma s Tokijskog metropolitanskog sveučilišta pod vodstvom Wena Yina usmjerio je teleskope prema obližnjim patuljastim galaksijama – manjim sustavima koji se smatraju posebno bogatima tamnom tvari. Ako tamna tvar uopće može nestajati kroz iznimno rijetke procese raspada, tada bi takve galaksije trebale emitirati jedinstveni svjetlosni trag – iznimno slabo zračenje u točno određenoj valnoj duljini koje se razlikuje od ostatka galaktičke svjetlosti.

No rezultati, objavljeni u časopisu Physical Review Letters u veljači 2025., nisu pokazali nikakav neuobičajen signal. To znači da, čak i ako tamna tvar ima sposobnost raspadanja, ti su procesi toliko rijetki da njezin životni vijek mora biti barem 10⁷⁷ sekundi – otprilike deset milijuna puta duži od trenutne starosti svemira.

Drugim riječima, tamna tvar možda je prisutna još od samih početaka kozmosa – i mogla bi opstati još dugo nakon što posljednje zvijezde ugasnu, galaksije se rasprše, a svemir u kojem danas postojimo zauvijek iščezne.