Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Ciemna materia jak na razie poza granicami naszego poznania

Ciemna materia jak na razie poza granicami naszego poznania
Kilka miesięcy temu media doniosły o być może pierwszym przypadku obserwacji ciemnej materii oddziałującej z inną ciemną materią w sposób inny niż poprzez siłę grawitacji. Korzystając z instrumentu MUSE na teleskopie VLT w Chile, a także ze zdjęć z teleskopu Hubble'a pracującego na orbicie, zespół astronomów zbadał jednoczesną kolizję czterech galaktyk w gromadzie Abell 3827 (1).

Chociaż ciemnej materii nie da się zobaczyć, naukowcy mogą wywnioskować jej położenie dzięki zastosowaniu techniki zwanej soczewkowaniem grawitacyjnym. Wspomniane zderzenie nastąpiło w miejscu położonym bezpośrednio przed znacznie odleglejszym, niezwiązanym źródłem. Masa ciemnej materii wokół zderzających się galaktyk w znaczny sposób zaburzyła czasoprzestrzeń, zmieniając ścieżki promieni świetlnych docierających do odległej galaktyki tła - oraz zniekształcając jej obraz w charakterystyczne formy łuków.

Cztery kolidujące galaktyki w gromadzie Abell 3827
1. Cztery kolidujące galaktyki w gromadzie Abell 3827

W przedstawionych badaniach naukowcy obserwowali cztery zderzające się galaktyki i odkryli, że jedno ze skupisk ciemnej materii wydaje się znajdować za galaktyką, którą otacza, obecnie w odległości 5 tys. lat świetlnych. Odstęp pomiędzy ciemną materią a powiązaną z nią galaktyką jest przewidywany dla zderzeń, w których ciemna materia oddziałuje ze sobą choćby w niewielki sposób inaczej niż przez grawitację.

Ciemna materia to modelowy przykład zjawiska "poza granicami" znanej nam fizyki. W każdym razie tej dostępnej obserwacjom, eksperymentom i sprawdzalnej. A gdzie nie ma empirycznych dowodów, tam teoretyczne myszy harcują...

Wykres prędkości rotacji dla galaktyki spiralnej M33
2. Wykres prędkości rotacji dla galaktyki spiralnej M33

Zbyt szybkie wirowanie

Gdy odkrywca ciemnej materii, Fritz Zwicky, prowadził swoje obserwacje i badania w latach 30. XX wieku, miał dwa wyjścia odnośnie wyników, jakie uzyskał. Po pierwsze, mógł uznać, że grawitacja w odniesieniu do olbrzymich mas działa w sposób inny niż przewidział Einstein. Po drugie - stwierdzić, że masy badanych galaktyk zostały grubo niedoszacowane. Przezorny Zwicky nie rozwijał jednak swojej myśli, poprzestając na podaniu wyników.

Kilka dekad później amerykańska astronom Vera Cooper Rubin podczas obserwacji odległych galaktyk spostrzegła coś, co nie zgadzało się z fizyką, jakiej ją uczono. Obiekty bliskie masywnych galaktycznych jąder powinny wykonywać okrążenia znacznie szybciej niż te zalegające na krańcach galaktyki (2). Różnice prędkości były jednak zdecydowanie zbyt małe. Co więcej, jak wykazali starsi koledzy Very Rubin, taka dynamika galaktycznych ramion powinna doprowadzić do rozpadu całej galaktyki. Trzeba więc było dodać do obliczeń rotacji - galaktycznej masy. Bardzo dużo masy. Dopiero gdy postulowanej materii było pięć razy więcej niż tej obserwowanej w rzeczywistości, komputerowe galaktyki zaczęły zachowywać się tak, jak opisała to Vera Rubin.

Gromada Pocisk, z ciemną materią zaznaczoną na niebiesko
3. Gromada Pocisk, z ciemną materią zaznaczoną na niebiesko

Jedną z lepiej znanych ilustracji wpływu ciemnej materii jest Gromada Pocisk (3), która powstała w wyniku kolizji dwóch gromad galaktyk, zderzających się ze sobą z prędkością 4700 km/s. Kolizja nie dotknęła gwiazd w galaktykach (światło widzialne), ponieważ w tej skali stanowią one zbyt mały cel. Powpadały więc na siebie obłoki gazu międzygwiazdowego, które zaczęły emitować promieniowanie rentgenowskie. Ciemna materia ujawniła swoją obecność, gdyż jej przyciąganie grawitacyjne zniekształciło światło obiektów tła. Zatem we Wszechświecie, który widzimy i rejestrujemy za pomocą naszych instrumentów, brakuje masy do tego, aby zgadzały się rachunki.Tę brakującą, ale niezbędną, aby dopełniały się obserwowane zjawiska i nasze poglądy na ewolucję Wszechświata, masę nazwano ciemną materią.

Obserwacje astronomiczne wykazały, że ciemna materia tworzy "grawitacyjne soczewki" (4), które zakrzywiają światło docierające do Ziemi. W ten sposób można nawet dziś zbadać, gdzie się ona kumuluje. Kilka lat temu astrofizycy wykreślili mapę zagęszczeń ciemnej materii w kosmosie, a na podstawie obserwacji teleskopu Hubble'a stworzono nawet jej ładny, trójwymiarowy rozkład w czasoprzestrzeni (5).

Soczewkowanie grawitacyjne pierścienia ciemnej materii w gromadzie galaktyk CL0024+17
4. Soczewkowanie grawitacyjne pierścienia ciemnej materii w gromadzie galaktyk CL0024+17
Trójwymiarowa mapa ciemnej materii w czasoprzestrzeni, wykonana za pomocą obserwacji teleskopu Hubble'a
5. Trójwymiarowa mapa ciemnej materii w czasoprzestrzeni, wykonana za pomocą obserwacji teleskopu Hubble'a

Okazuje się, że mniej więcej pokrywa się ona z położeniem świecącej materii, z tym że skupiska ciemnej materii są dużo rozleglejsze. Jasne gwiazdy i galaktyki pozostają niewielkimi obiektami zanurzonymi w ogromnej sieci nieznanej ciemnej substancji. Nasza Droga Mleczna wraz z Układem Słonecznym także jest zanurzona w takim wielkim ciemnym obłoku, który sięga prawie aż do sąsiedniej dużej galaktyki Andromedy.

Obecny bilans zwykłej materii, ciemnej materii i ciemnej energii
6. Obecny bilans zwykłej materii, ciemnej materii i ciemnej energii

Ostatnie pomiary ciał okrążających naszą Ziemię na orbicie wykazały, że masa naszej planety jest o 0,005-0,008 procenta większa, niż zakładaliśmy. Najprawdopodobniej więc cząsteczki ciemnej materii są zawieszone w całym otoczeniu Ziemi. Nie jest jej dużo, zawartość ciemnej materii w przeciętnym mieszkaniu wynosi przypuszczalnie zaledwie ułamek miligrama. Nie czujemy jej obecności, ponieważ cząsteczek jest relatywnie niewiele i bardzo słabo oddziałują z otoczeniem. Szacuje się, że w ciągu jednej minuty zaledwie jedna cząsteczka ciemnej materii zderza się z atomem dorosłego człowieka.

Według obecnego stanu wiedzy wszystkie galaktyki znajdują się wewnątrz skupisk ciemnej materii. Bez efektu pochodzącego od grawitacji ciemnej materii, galaktyki takie jak Droga Mleczna rozpadłyby się na skutek swojej rotacji. Astronomowie ustalili, że łączna zawartość masy/energii Wszechświata jest podzielona w następujących proporcjach: ok. 68% ciemnej energii, prawie 27% ciemnej materii i z grubsza 5% "normalnej" materii (6).

Bilans Wszechświata
Materia zwykła - barionowa: liczba cząstek - 1078; wkład do masy Wszechświata - 4,9%; typowe cząstki - protony, elektrony; dowody istnienia - bezpośrednie obserwacje. Promieniowanie: liczba cząstek - 1087; wkład do masy Wszechświata - 0,005%; typowe cząstki - fotony; dowody istnienia - obserwacje.
Gorąca ciemna materia: liczba cząstek - 1087; wkład do masy Wszechświata - 0,3%; typowe cząstki - neutrina; dowody istnienia - detekcja neutrin.
Zimna ciemna materia: liczba cząstek - 1077; wkład do masy Wszechświata - 26,8%; typowe cząstki - cząstki supersymetryczne (?); dowody istnienia - wnioskowanie z dynamiki galaktyk.
Ciemna energia: liczba cząstek - 10118; wkład do masy Wszechświata - 68,3%; typowe cząstki - cząstki skalarne; dowody istnienia - wnioskowanie z ekspansji Wszechświata.

Zatem 95% Wszechświata to coś, o czym wiadomo tylko, że jest, ale nie wiadomo, czym jest.

WIMP-y to za mało - lepsze WIMPZILLE

Poszukiwania ciemnej materii trwają już na tyle długo, że wielu uczonych zdążyło popaść w zniecierpliwienie i frustrację. Niektórzy wręcz podejrzewają, ze może ona okazać się tym samym, czym był ptolemejski model kosmosu - iluzją, która świetnie zgadza się z obserwacjami, ale nie istnieje.

Najwyraźniej obecność ciemnej materii widać w sposobie rotacji galaktyk i w zachowaniu się ich gromad. Powtórzmy: gdyby we Wszechświecie było tylko tyle masy, ile widzimy, obiekty te już dawno by się rozpadły. W dodatku ciemnej masy, jak też energii, jest w przestrzeni kosmicznej znacznie więcej niż materii zwykłej. Ten niewidzialny budulec oddziałuje jednak jedynie przez grawitację, najsłabszą z podstawowych sił natury. Dlatego hipotetyczne składowe ciemnej materii nazwane zostały WIMPami (skrót od Weakły Interacting Massive Particle - słabo oddziałujących cząstek masywnych).

Niestety, bezdyskusyjna detekcja WIMP-ów jak do tej pory nie powiodła się. Od dwóch dekad próbuje tego dokonać np. detektor DAMA/LIBRA we Włoszech. Składająca się z kryształów jodku sodu matryca ma emitować słabe światło wskutek uderzeń WIMP-ów. Jak się okazało, urządzenie emituje dziwne sygnały w cyklu rocznym (zawsze w czerwcu), jak gdyby Ziemia w swoim obrocie dookoła Słońca przecinała regularnie chmurę czegoś w rodzaju WIMP-ów.

Uczeni nie wiedzą jednak, o czym świadczy aktywność detektora. Inne urządzenia tego typu na świecie również powinny przecież podobnie reagować, a czegoś takiego nie zauważono. Wyniki przyjmowane są więc z dużą rezerwą - powszechnie uważa się, że pojawiły się tu jakieś efekty uboczne. Niektórzy naukowcy zaczynają w ogóle wątpić, czy ciemna materia to WIMP-y. Angela Olinto z Uniwersytetu w Chicago mówi w czerwcowym numerze "NewScientist", że niekoniecznie.

Sceptycyzm w środowiskach naukowych pogłębia fakt, że WIMP-y nie pojawiły się w eksperymentach w Wielkim Zderzaczu Hadronów, a powinny być ich tam chociaż wyraźne ślady.

Narodziny i śmierć WIMPZILLI
7. Narodziny i śmierć WIMPZILLI

Ponieważ nie wiadomo, czym jest ciemna materia, kwitną teorie od skrajności do skrajności. W 1998 r. grupa naukowców z amerykańskich uczelni i CERN w Genewie opublikowała pracę naukową na temat ogromnych, bilion razy cięższych niż protony, cząstek zwanych WIMPZILLA, które przepełniać mają przestrzeń kosmiczną. Tak wielkie cząstki nie mogły powstać we współczesnej fazie istnienia Wszechświata, ale byłoby to możliwe tuż po Wielkim Wybuchu, przy energiach przekraczających 1024 elektronowolta. Niektórzy teoretyzują, że mogłyby powstać wskutek działania cząstki charakterystycznej dla fazy inflacyjnej Wszechświata, nazwanej inflatonem. Inna teoria mówi o ich utworzeniu się wskutek fluktuacji pól grawitacyjnych, podobnie jak elektrony i pozytony mogą powstawać wskutek fluktuacji elektromagnetycznych w próżni.

Gdyby jednak ciemna materia składała się z WIMPZILLI, jej detekcja byłaby jeszcze trudniejsza niż małych WIMP-ów. Ogromnych cząstek byłoby w kosmosie zwyczajnie znacznie mniej. Ponadto na Ziemi nie ma detektora, który zdołałby je zarejestrować. Jesteśmy więc skazani na obserwacje pośrednie, poszukiwanie produktów rozpadu WIMPZILLI, fotonów, protonów i neutrin (7). Pod warunkiem oczywiście, że te hipotetyczne gigacząstki w ogóle się rozpadają.

Uważa się, że zdolny do detekcji skutków rozpadu tych cząstek mógłby być teleskop neutrinowy IceCube na Biegunie Południowym (8). W ciągu ostatnich kilku lat zarejestrował on 137 neutrin o energiach rzędu teraelektronowoltów oraz 3 sięgające petaelektronowoltów. Zwłaszcza te ostatnie są interesujące, gdyż zakłada się, iż mogą być efektem rozpadu supermasywnych cząstek. Innym efektem rozpadu WIMPZILLI mogłoby być ultrasilne promieniowanie, które teoretycznie można rejestrować za pomocą wielkich obserwatoriów, takich jak zespół teleskopów Pierre'a Augera, rozmieszczony na 3 tys. km2 powierzchni argentyńskiego stepu. Lub też przy wykorzystaniu odpowiednio dużego obserwatorium kosmicznego.

Obserwatorium IceCube na Antarktydzie
8. Obserwatorium IceCube na Antarktydzie

Cząstki znane, nieznane i... jeszcze bardziej nieznane

Do niedawna wydawało się, że poszukiwaną ciemną materią są neutrina. W każdej sekundzie każdy centymetr kwadratowy naszego ciała przeszywają bez śladu miliony tych bardzo słabo oddziałujących cząstek. Co więcej - przechodzą one bez przeszkód przez całą kulę ziemską. Jednak w ostatnich latach zmierzono ich masę i okazało się, że ważą setki tysięcy razy mniej niż elektrony, a jak na ciemną materię są zbyt szybkie. Stwierdzono, że ma ona tendencję do skupiania się jak materia zwykła, gdy tymczasem neutrina są zbyt "gorące" - przemierzają przestrzeń kosmiczną z prędkością bliską prędkości światła i w żaden sposób nie można ich zmusić do zgromadzenia się w jednym miejscu. Skupiska mogą tworzyć jedynie cząstki powolne i ciężkie, czyli "zimne". Ciemnej materii upatruje się więc obecnie w trzech innych obszarach.

Zgodnie z pierwszą koncepcją, chodzi o zwykłą materię barionową (złożoną z protonów i neutronów), uwięzioną w ciałach, w których albo procesy termojądrowe nigdy się nie rozpoczęły albo już wygasły - takie obiekty nazywamy MACHO (Massive Astrophysical Compact Halo Object). Chodziłoby o masywne zwarte obiekty halo, tj. ciała niebieskie będące skupiskiem normalnej znanej materii, emitujące niewiele promieniowania i nieznajdujące się na orbicie żadnej gwiazdy.

Do pierwszej grupy MACHO zalicza się brązowe karły - obiekty protogwiazdowe, których masa nie przekroczyła 8% masy Słońca. Efektem tego jest zbyt mała temperatura tych obiektów, więc nigdy nie doszło w nich do zainicjowania pełnych reakcji termojądrowych. Dlatego wysyłają one bardzo mało światła i są niewidoczne. W tej grupie są też komety, planetoidy, pył międzygwiazdowy i międzygalaktyczny.

Zwykły pył kosmiczny odpada, ponieważ przy dużych jego ilościach pochłaniałby światło z odległych gwiazd i galaktyk w znacznie większym stopniu, niż to obserwujemy. Planetoidy i komety mają małą masę i nie mogą brać dużego udziału w bilansie materii. Brązowe karły byłyby więc dobrym kandydatem, jednak oprócz kilku ciał odkrytych w ostatnich latach nie ma szacunków o rzeczywistej ich ilości w kosmosie.

Druga możliwość to wspomniane już hipotetyczne cząstki elementarne zwane WIMP-ami. Każda galaktyka zanurzona byłaby w wielkim obłoku takich cząstek. Według szacunków masa WIMP-ów powinna być od 20 do 1 tys. razy większa od masy protonu, czyli atomu wodoru. W gorącym, gęstym, młodym Wszechświecie WIMP-y powstawały i rozpadały się, będąc w dynamicznej równowadze. Gdy kosmos się rozszerzył i ostygł, nowe cząstki nie mogły już powstawać. Te, które przetrwały, były tak bardzo rozproszone, że przestały się ze sobą zderzać i rozpadać.

WIMP-y są pojęciem dość szerokim. Jednym z najlepszych kandydatów na WIMP-y są neutralina - nazwa nadana supersymetrycznym fermionowym cząstkom elementarnym, pozbawionym ładunku elektrycznego. Według supersymetrycznego modelu standardowego istnieją cztery supersymetryczne fermiony neutralne elektrycznie: bino, neutralne wino oraz dwa neutralne higsina.

Cząstki te nie są jednak stanami własnymi masy, co oznacza, że podlegają ciągłym oscylacjom kwantowym, przemieniając się w inne cząstki i nie ma większego sensu poszukiwać ich metodami eksperymentalnymi. Używa się ich zatem wyłącznie w rozważaniach teoretycznych. W fizyce eksperymentalnej definiuje się natomiast odpowiednie superpozycje - gaugin i higsin, które bardziej przypominają cząstkę w potocznym znaczeniu tego słowa. Neutralne elektrycznie cząstki tego rodzaju nazywa się neutralinami, natomiast cząstki naładowane to chargina.

Istnieje jeszcze inna możliwość - być może cząstkami ciemnej materii są aksjony, hipotetyczne cząstki o małej masie, powstałe w wielkiej liczbie po Wielkim Wybuchu oraz, jak sądzą fizycy, ciągle wytwarzane w jądrach gwiazd w czasie reakcji termojądrowej. Aksjony wprowadzono, aby rozwiązać problemy, jakie miała teoria oddziaływań silnych (chromodynamika kwantowa). Podstawowymi składnikami materii są tutaj kwarki, które oddziałują między sobą poprzez wymianę gluonów. Aby pogodzić teorię z rzeczywistością, konieczne było uzupełnienie jej o dodatkowe cząstki nazwane właśnie aksjonami. Mają być neutralne (pozbawione ładunku elektrycznego), bardzo lekkie, a ich masa jest mniejsza od elektronów miliony lub nawet miliardy razy. Dodatkowo mają bardzo słabo wchodzić w reakcje ze zwykłą materią i dlatego tak trudno je wykryć.

Z jednym wyjątkiem - teoria przewiduje, że w silnych polach elektromagnetycznych cząstki te mogą zamieniać się w łatwe już do wykrycia przez nas promieniowanie rentgenowskie. Może się też stać na odwrót, czyli promienie rentgenowskie w silnych polach elektrycznych mogą się przekształcać w aksjony.

Potencjalnym źródłem aksjonów powinno być wnętrze naszej gwiazdy. Jeśli teoria ma sens, to strumień tych cząstek powinien wylatywać ze Słońca i docierać do Ziemi. Gdy słoneczne aksjony natrafią na pole elektromagnetyczne, mogą się zamienić w promienie X. Na tym opiera się większość opracowanych ostatnio technik detekcji.

Detektory pracują

Obecnie prowadzi się kilkanaście eksperymentów pomiarowych w dużych zespołach międzynarodowych, poszukujących śladów lub tylko skutków oddziaływania ciemnej materii. Dwa podstawowe typy detektorów to: kriogeniczne i jonizacyjno-scyntylacyjne.

Detektory kriogeniczne wykorzystują energię termiczną wydzielaną przy zderzeniu WIMP-ów z jądrami atomowymi. Stosuje się w nich czysty german lub krzem w temperaturze ~25 mK. Do pomiaru wzrostu temperatury służą termistory. Ponadto korzysta się z nadprzewodnictwa i przekroczenia temperatury krytycznej w chwili wydzielania ciepła.

W przypadku drugiego rodzaju detektorów korzystamy z tego, że w procesie zderzenia hipotetycznych WIMP-ów z jądrami atomowymi z sąsiednich atomów mogą być wybijane elektrony. Po jakimś czasie jądra te wychwytują elektrony, co powoduje rozbłyski w gazach szlachetnych. Przykładowo, w ciekłym ksenonie błysk jest bardzo silny. Celem zabezpieczenia się przed tłem elektromagnetycznym korzysta się z detektorów nie tylko scyntylacyjnych, ale scyntylacyjno-jonizacyjnych. Scyntylacje (błyski) zachodzące np. w ciekłym ksenonie rejestrowane są przez fotopowielacze. Natomiast w komorze zawierającej gazowy ksenon (w górnej części detektora) dokonuje się (w koincydencji) rejestracji zachodzącej jonizacji.

Prace przy konstrukcji detektora LUX
9. Prace przy konstrukcji detektora LUX

W Dakocie Południowej w USA, w starej kopalni złota (9), na głębokości ponad jednego kilometra powstało laboratorium Sanford Lab, w którym zbudowano detektor LUX (Large Underground Xenon Detector, czyli Wielki Podziemny Detektor Ksenonowy). W głównym zbiorniku znajduje się 350 kg ciekłego ksenonu o temperaturze -100°C. Gruba warstwa wody i ziemi powoduje izolację od cząstek promieni kosmicznych. W planach jest budowa w tej samej kopalni większego detektora LUX, składającego się z siedmiu ton ciekłego ksenonu.

Cząstki ciemnej materii fizycy próbują wykryć na wiele innych sposobów. Jednym z detektorów używanych do tego celu jest Magnetyczny Spektrometr Alfa (AMS), skonstruowany w ośrodku badań jądrowych CERN pod Genewą, a umieszczony na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (10). Celem AMS jest precyzyjny pomiar cząstek promieniowania kosmicznego, które nabiegają z różnych stron kosmosu. W 2014 r. po analizie danych stwierdzono, że strumień promieniowania kosmicznego niesie nadwyżkę pozytonów. Powinno być ich mniej więcej 10 tys. razy mniej niż elektronów, a było ich tylko sto razy mniej. To zgodne z hipotezą, że kosmiczne pozytony pochodzą z anihilacji ciemnej materii, ale dane wciąż jeszcze nie wykluczają innych scenariuszy. Obecnie najwięcej zwolenników ma hipoteza, że to neutralina.

Magnetyczny Spektrometr Alfa na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
10. Magnetyczny Spektrometr Alfa na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Być może zanim wyłapiemy choćby ślad ciemnej materii z kosmosu, wytworzy ją Wielki Zderzacz Hadronów. "Nie czekamy na ciemną materię, aby nas znalazła, ani nie szukamy jej nigdzie we Wszechświecie" - zauważyła niedawno zaangażowana w eksperyment ATLAS Heidi Sandaker, fizyk Uniwersytetu w Bergen, w wypowiedzi dla portalu Symmetrymagazine.org, poświęconego fizyce. - "Chcemy ją stworzyć sami w LHC."

Pojawił się jeszcze inny pomysł na niekonwencjonalny sposób detekcji ciemnej materii. Nasz układ słoneczny obiega centrum galaktyki z prędkością 220 km/s. Z ogromną szybkością owiewa nas zatem gaz ciemnej materii. Wobec ruchu Ziemi wokół Słońca należy do wymienionej prędkości dodać w lecie 15 km/s, a w zimie tę wartość odjąć. Jest to rezultat czysto geometrycznych rozważań. Tak więc idea pomiaru polega na wykryciu powyższych oscylacji.

Cała trudność sprowadza się do znalezienia detektora, który umożliwi rejestrację niezwykle rzadkich przypadków oddziaływania neutralin z jądrem atomowym. Gdy taki rzadki przypadek zachodzi, w wyniku zderzenia cząstki z jądrem atomowym, to ostatnie doznaje odrzutu i uderza w sąsiednie atomy, wyzwalając energię w formie ciepła lub światła. Problem polega na odróżnieniu tej energii od energii wydzielanej w innych pasożytniczych procesach, np. w rozpadzie promieniotwórczym (świat zaśmiecony jest bowiem izotopami radioaktywnymi).

Jak dotąd więc, nie udało się nam wykryć ciemnej materii za pomocą instrumentów naukowych - w taki sposób, aby nie było wątpliwości. Dlatego wszelkie opinie na temat tego, czym ona jest, zaliczyć trzeba do spekulacji, nawet jeśli pochodzą z poważnych naukowych ośrodków i od wybitnych uczonych. Warto jednak czasem zwrócić na te spekulacje uwagę, bo wśród nich pojawiają się naprawdę niezwykłe koncepcje. Choćby ta pochodząca z amerykańskiego Uniwersytetu Case Western Reserve.

Ciemne makro
11. Ciemne makro

Mówi o tym, że ciemna materia to nie "ciecz" kwantowa ani jakiekolwiek, nawet egzotyczne, cząstki elementarne, tylko obiekty makroskopowe o rozmiarach niekiedy bliskich małym planetom!

Teoria ta, autorstwa fizyków, Glenna Starkmana i Davida Jacobsa, przyjmuje, że owe hipotetyczne obiekty byłyby niezwykle gęste, w czym upodabniałyby się do znanych astrofizyce gwiazd neutronowych. Istnienie takich wielkich kul materii nie jest sprzeczne z fizycznym Modelem Standardowym. Można powiedzieć, że nowy koncept wraca ze świata egzotyki do zwykłej materii, która wchodzi w dające się obserwować interakcje z materią widzialną.

Wszystko odbywa się wtedy na gruncie znanej fizyki. Z czego te "makra" (Macros - termin ukuty przez twórców teorii) miałyby się składać? Starkman twierdzi, że mocnymi kandydatami na główny składnik owych kul są kwarki dziwne - cząstki bynajmniej nie egzotyczne, a w każdym razie już znane i opisane przez fizykę. Ciemna materia tego rodzaju mogłaby występować w dużych ilościach nawet w bliskim sąsiedztwie Ziemi, choć my jej wciąż nie zauważamy.

Ciemna materia i ziemskie katastrofy

Profesor Michael Rampino z Uniwersytetu Nowojorskiego twierdzi, że regularne zmiany geologiczne i masowe wymierania organizmów żywych to nic innego, jak skutki przejścia naszej planety przez skupiska ciemnej materii. Z badań wynika, że pełny obrót wokół centrum Galaktyki zajmuje Ziemi ok. 250 mln lat, a co 30 mln lat planeta poruszająca się w formie spirali przechodzi galaktyczny dysk, spotykając większą ilość ciemnej materii, która znajduje się na naszej drodze. Po analizie ruchu Ziemi wokół Galaktyki, Rampino orzekł, że spotkanie z ciemną materią pokrywa się z okresami szczególnie aktywnego ostrzału przez komety, co bywało często przyczyną masowego wymierania gatunków.

Badacz uważa nawet, że ciemna materia wywołuje zmiany orbit komet, które zwykle przelatują daleko od Ziemi. Wskutek tego komety zaczynają pojawiać się coraz bliżej naszej planety, aż ostatecznie dochodzi do kolizji. Naukowiec sugeruje dodatkowo, że ciemna materia może się kumulować w ziemskim jądrze. Spekuluje, że cząstki ciemnej materii ulegają anihilacji, powodując jego podgrzewanie.

To z kolei może wpływać na aktywność wulkaniczną, a nawet na przebiegunowanie czy zmiany poziomu mórz. Profesor Rampino opublikował wyniki swoich badań w czasopiśmie "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", nie są to więc zwykłe rojenia kolejnego fantasty. Jeśli byłoby coś na rzeczy, to zidentyfikowanie ciemnej materii i jej rozkładu w najbliższej okolicy miałoby całkiem praktyczne znaczenie. Może bylibyśmy w stanie jakoś się na spotkanie z nią przygotować.