Sa pjesë e universit është materie e errët?

Astronomët vlerësojnë se afërsisht 85% e të gjithë materies në univers është materie e errët, që do të thotë se vetëm 15% e të gjithë materies është lëndë normale. Duke marrë parasysh energjinë e errët, emri që astronomët i japin zgjerimit të përshpejtuar të universit, materia e errët përbën afërsisht 27% të të gjithë energjisë masive në kozmos, sipas CERN (Organizata Evropiane për Kërkime Bërthamore).

Astronomët kanë një sërë mjetesh për të matur sasinë totale të materies në univers dhe për ta krahasuar atë me sasinë e materies “normale” (e quajtur edhe “barionike”). Teknika më e thjeshtë është të krahasoni dy matje.

Matja e parë është sasia totale e dritës e emetuar nga një strukturë e madhe, si një galaktikë, të cilën astronomët mund ta përdorin për të konstatuar masën e atij objekti. Matja e dytë është sasia e vlerësuar e gravitetit që nevojitet për të mbajtur së bashku strukturën e madhe. Kur astronomët krahasojnë këto matje në galaktikat dhe grupimet në të gjithë universin, ata marrin të njëjtin rezultat: Thjesht nuk ka mjaftueshëm lëndë normale, që lëshon dritë për të llogaritur sasinë e forcës gravitacionale të nevojshme për t’i mbajtur ato objekte së bashku.

Galaktika të ndryshme kanë përmasa të ndryshme të materies së errët ndaj lëndës normale. Disa galaktika nuk përmbajnë pothuajse asnjë lëndë të errët, ndërsa të tjerat janë pothuajse pa lëndë normale. Por matja pas matjeje jep të njëjtin rezultat mesatar: Afërsisht 85% e materies në univers nuk lëshon ose ndërvepron me dritën.

Ka shumë mënyra të tjera që astronomët mund ta vërtetojnë këtë rezultat. Për shembull, një objekt masiv, si një grumbull galaktikash, do të shtrembërojë hapësirë-kohën rreth tij aq shumë sa do të përkulë rrugën e çdo drite që kalon – një efekt i quajtur lente gravitacionale. Astronomët më pas mund të krahasojnë sasinë e masës që ne shohim nga objektet që lëshojnë dritë me masën e nevojshme për të llogaritur thjerrëzën, duke vërtetuar përsëri se masa shtesë duhet të përgjojë diku.

Astronomët mund të përdorin gjithashtu simulime kompjuterike për të parë rritjen e strukturave të mëdha. Miliarda vjet më parë, universi ynë ishte shumë më i vogël se sa është sot. U desh kohë që yjet dhe galaktikat të evoluonin, dhe nëse universi do të duhej të mbështetej vetëm në materie normale, të dukshme, atëherë ne nuk do të shihnim asnjë galaktikë sot. Në vend të kësaj, rritja e galaktikave kërkonte “pellgje” të materies së errët për grumbullimin e materies normale, sipas një leksioni nga kozmologu Joel Primack.

Së fundi, kozmologët mund të shikojnë prapa në kohën kur kozmosi ishte vetëm një duzinë minuta i vjetër, kur u formuan protonet dhe neutronet e parë. Kozmologët mund të përdorin të kuptuarit tonë të fizikës bërthamore për të vlerësuar se sa hidrogjen dhe helium u prodhuan në atë epokë.

Këto llogaritje parashikojnë me saktësi raportin e hidrogjenit me heliumin në universin e sotëm. Ata parashikojnë gjithashtu një kufi absolut të sasisë së lëndës barionike në kozmos dhe këta numra përputhen me vëzhgimet e galaktikave dhe grupimeve të sotme, sipas astrofizikantit Ned Wright.

Përndryshe, materia e errët mund të jetë një keqkuptim i teorive tona të gravitetit, të cilat bazohen në ligjet e Njutonit dhe relativitetin e përgjithshëm të Ajnshtajnit.

Astronomët mund t’i modifikojnë ato teori për të ofruar shpjegime të materies së errët në kontekste individuale, si lëvizjet e yjeve brenda galaktikave. Por alternativat ndaj gravitetit nuk kanë qenë në gjendje të shpjegojnë të gjitha vëzhgimet e materies së errët në të gjithë universin.

Të gjitha provat tregojnë se materia e errët është një lloj grimce e panjohur. Ai nuk ndërvepron me dritën ose me lëndën normale dhe e bën veten të njohur vetëm nëpërmjet gravitetit. Në fakt, astronomët mendojnë se ka triliona e triliona grimca të materies së errët që rrjedhin nëpër ju tani. Shkencëtarët shpresojnë të zbulojnë së shpejti identitetin e këtij komponenti misterioz të universit.