Materia întunecată domină în Univers, fiind mult mai răspândită decât materia obişnuită. Totuşi nu ştim din ce anume este alcătuită. Studiul coliziunilor grupărilor de galaxii ne poate ajuta să înţelegem mai bine proprietăţile acestei forme bizare de materie. S-a ajuns astfel la concluzia că materia întunecată nu interacţionează nici măcar cu ea însăşi – un fel de materie transparenţă mai degrabă decât o materie întunecată?

Pe lângă stele şi planete, gaz interstelar şi găuri negre, în Univers există o formă de materie care are efecte gravitaţionale dar pe care încă nu o cunoaştem: materia întunecată. Această a fost descoperită prin efectele pe care le are asupra stelelor şi galaxiilor, întrucât generează o atracţie gravitaţională care determină mişcarea acestor obiecte pe care le putem vedea şi studia. A fost numită materie întunecată întrucât nu emite lumină – vom vedea însă că acest nume este însă destul de greşit ales.

Efectele gravitaţionale ale materiei întunecate au fost observate inclusiv prin măsurarea aşa-numitului efect de lentilă gravitaţională pe care această îl exercită asupra luminii de la stelele sau galaxiile îndepărtate. Lentila gravitaţională este consecinţa deformării spaţiului şi a timpului de către obiectele masive din Univers, prevăzută de teoria relativităţii generale a lui Einstein de la apariţia căreia se împlinesc în acest an 100 de ani

În Univers materia întunecată este mult mai abundentă decât materia normală; există de circa 5 ori mai multă materie întunecată decât cea pe care o putem vedea şi pe care o cunoaştem! Din ce este alcătuită această stranie formă de materie? Se crede că ar putea fi compusă din particule încă nedescoperite – care sunt însă intens căutate atât la acceleratoare (şi acum că LHC reporneşte, vânătoarea particulelor de materie întunecată reîncepe) cât şi în spaţiu, în experimente instalate pe sateliţi, sau în laboratoare subterane. Iată însă că un studiu recent face “lumină” asupra proprietăţilor acestei forme de materie prin studiul coliziunilor de grupuri de galaxii.

Un grup de cercetători, condus de David Harvey de la Ecole Politechnique Federale din Lausanne, a studiat 72 de coliziuni galactice  între grupuri de galaxii. Cercetătorii au ajuns la concluzia că materia întunecată nu suferă în nici un fel în urmă acestei ciocniri. În timp ce materia normală – gazul intergalactic de exemplu – este împrăştiată şi resimte puternic ciocnirea, materia întunecată pare să fie insensibilă la orice fel de ciocnire.

Tocmai din acest motiv autorii articolului publicat în Thursday in Science au propus un nou nume pentru bizara materie care umple Universul: materie transparentă sau “materia incognita” (materie necunoscută).

Dacă într-adevăr aşa stau lucrurile va fi extrem de greu să stabilim din ce anume este alcătuită această materie întrucât nici la acceleratoare şi nici în experimentele în spaţiu sau subterane nu vom reuşi să o “capturăm”.

Este extrem de interesant faptul că materia întunecată “comunică” cu Universul apparent doar prin interacţiunea gravitaţională; poate că acest fapt este o indicaţie cum că există în Univers alte fenomene (cum ar fi noi tipuri de interacţiuni sau noi dimensiuni spaţiale) pe care încă nu le-am descoperit.

Dacă am avea două galaxii alcătuite doar din materie întunecată, îndepărtate de alte galaxii care conţin inclusiv materie normală, ar fi foarte greu să le descoperim.

Misterul materiei întunecate este foarte probabil legat de teoria care unifică misterioasa forţă gravitaţională cu teoria cuantică, realizând aşa-numită gravitaţie cuantică la care visează la ora actuală cercetătorii. Aceasta, la rândul ei, ne-ar ajuta să înţelegem inclusiv găurile negre: ce anume se întâmplă cu adevărat în interiorul acestora?

Materia întunecată împreună cu energia întunecată aşteaptă să fie descifrate; Universul este, se pare, compus din aceste misterioase forme de materie şi energie. Nu ne rămâne decât să descoperim din ce anume sunt alcătuite. În următorii ani cercetătorii intenţionează să studieze mai îndeaproape coliziunile altor galaxii, astfel încât să stabilească cu precizie mai bună limitele probabilităţii de interacţiune între eventualele particule de materie întunecată; acest studiu ne va ajuta să realizăm o nouă generaţie de experimente în laborator.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro