Nga se përbëhet pjesa më e madhe e materies në univers?

Është mjaft e turpshme të pranosh se gjatë shekullit të kaluar, kozmologët nuk ishin në gjendje të kuptonin se nga është e përbërë pjesa më e madhe e materies në univers. Lënda e zakonshme nga e cila përbëhemi dhe e ndajmë me objekte të njohura si kometat, asteroidet, planetët dhe gazi ndëryjor, përbën vetëm një të gjashtën e buxhetit të masës kozmike të gjithë materies. Pjesa tjetër është materie e padukshme, që nuk tregon ndërveprime të dallueshme me materien e zakonshme.

Që nga zbulimi i saj në 1933 nga Fritz Zwicky, materia e errët ka përfaqësuar një anomali të pashpjegueshme në vëzhgimet tona të Universit. Ekzistenca e tij fillimisht u injorua për katër dekada nga rryma kryesore e shkencës. Është e jashtëzakonshme që kjo formë e materies, natyra e së cilës është e panjohur për ne, ndodh të dominojë buxhetin masiv të materies në univers.

Kjo lëndë supozohet të jetë e përbërë nga grimca masive që u ftohën në një temperaturë shumë të ulët si rezultat i zgjerimit kozmik në kohën kur galaktikat filluan të formoheshin. Modeli pajtohet me shumicën e të dhënave kozmologjike, duke përfshirë imazhin e universit kur ishte vetëm 380,000 vjet i vjetër në formën e luhatjeve të shkëlqimit të sfondit kozmik të mikrovalës. Në shkallë të vogla, modelimi parashikon në mënyrë të përgjithshme kulmet në densitetin e materies së errët në qendrat e të gjitha galaktikave, si dhe një bollëk të madh galaktikash xhuxh deri në masa që janë miliona herë më të vogla se Rruga e Qumështit.
Ka të dhëna të shumta nga të dhënat vëzhguese në shkallë të vogla që devijojnë nga këto parashikime të përgjithshme. Për shembull, galaktikat xhuxh priren të shfaqin një bërthamë dhe jo një majë densiteti në qendrat e tyre, edhe pse ato dominohen nga materia e errët dhe bollëku i tyre është nën pritshmëritë. Një mënyrë e thjeshtë për të korrigjuar situatën, e propozuar dy dekada më parë, është që grimcat e materies së errët të shpërndahen nga njëra-tjetra dhe të zbutin skajet në qendrat e galaktikave xhuxh. Vetë-ndërveprimi i grimcave të materies së errët nuk është i nevojshëm në sisteme më të mëdha si grupet e galaktikave, ku u zbulua për herë të parë materia e errët.

Dallimi kryesor midis këtyre sistemeve të dominuara nga materia e errët është në shpejtësitë karakteristike të grimcave (ndërsa galaktikat xhuxh posedojnë puse të cekëta të potencialit gravitacional në të cilët grimcat lëvizin me një shpejtësi karakteristike prej 10 kilometrash në sekondë, grupimet e galaktikave janë miliona herë më masive – me grimca që lëvizin njëqind herë më shpejt).

Një dekadë më parë, propozova në një punim me profesorin Neal Weiner nga NYU se ndoshta materia e errët ka ndërveprime të brendshme të ngjashme me grimcat e ngarkuara elektrike, si elektronet ose protonet. Ne e lidhëm këtë sjellje të mundshme me vetitë e brendshme të grimcave të panjohura dhe vetë-ndërveprimin e tyre, përkatësisht fizikën e re përtej modelit standard të grimcave. Por pse materia e errët do të ndërvepronte me vetveten kaq fort? Çfarë përfshin vetë-ndërveprimi i tij? A është një forcë e re e natyrës?

Një dokument i kohëve të fundit bën një rast të fortë për vetë-ndërveprim të lëndës së errët bazuar në të dhënat më të fundit mbi galaktikat xhuxh brenda Rrugës së Qumështit. Kjo më bëri të mendoj nëse mund të kishte një mënyrë më të thjeshtë për të shpjeguar ndërveprimin me veten, dhe me kënaqësi e identifikova një të tillë. Ndërveprimi nuk kërkon një forcë të re të natyrës, por mund të përfshijë thjesht gravitetin, të cilin ne e dimë se materia e errët e respekton sepse ky është ndërveprimi që mundësoi zbulimin e saj në radhë të parë.

Pra, nëse materia e errët përbëhet nga objekte që peshojnë dhjetë mijë herë më shumë se masa e Diellit, atëherë këto objekte do të shpërndaheshin nga njëri-tjetri në mënyrë gravitacionale me një seksion kryq prej dhjetë centimetra katrorë për gram për shpejtësinë karakteristike prej dhjetë kilometra në sekondë në galaktikat xhuxh. Si një bonus shtesë, seksioni kryq për shpërndarjen gravitacionale bie në mënyrë të kundërt me shpejtësinë në fuqinë e katërt, ngjashëm me atë të grimcave të ngarkuara. Kjo mund të shpjegojë pse vetë-ndërveprimi i materies së errët ka pasoja të papërfillshme për grupimet e galaktikave, siç shpjegohet në punimin tim të fundit.

Nëse materia e errët është me të vërtetë e organizuar në objekte masive, pyetja është pse? Një mundësi është që këto objekte janë bërë fillimisht përmes një tranzicioni fazor në universin e hershëm.

Karakteristikat e materies së errët janë të ngjashme me gjetjen e anomalive në ‘Oumuamua, objekti i parë ndëryjor i vërejtur pranë Tokës. Si materia e errët ashtu edhe objektet anormale ndëryjore janë të panjohura, por megjithatë të bollshme. Universi është më i pasur se përvoja jonë e kufizuar tokësore.

Në mënyrë që të mësojmë nga përvojat e reja, ne duhet të heshtim egon e ekspertëve që priren të shpjegojnë anomalitë bazuar në njohuritë e së kaluarës. Ata shpesh ngrenë pluhur që i pengon të gjithë të tjerët të kenë një pamje të qartë. Pasi pluhuri të qetësohet, ne zakonisht kemi njohuri të reja në lagjen tonë kozmike.