Prosto z nieba
Ciemna materia w gromadach galaktyk
Interpretacja wyników obserwacji wybuchów odległych supernowych typu Ia, uhonorowana w 2011 roku Nagrodą Nobla z fizyki, skłania do melancholijnych rozmyślań. Od pewnego czasu wiadomo bowiem, że widoczne na niebie gwiazdy stanowią tylko niewielki ułamek całej masy/energii znajdującej się we Wszechświecie.
Według teorii reszta to tajemnicza ciemna energia (69% całkowitej masy) o przedziwnych własnościach, takich jak ujemne ciśnienie i stała, niezależna od rozmiaru Wszechświata gęstość (ciemna energia jest czasami zwana kwintesencją lub stałą kosmologiczną). Reszta składa się z równie tajemniczej, oddziałującej tylko grawitacyjnie ciemnej materii (około 26%) i dobrze nam znanej materii barionowej, złożonej z protonów i neutronów (5%, z czego połowa świeci, niestety, zbyt słabo, by mogła być bezpośrednio obserwowana). Astronomom niełatwo jest pogodzić się z takim stanem rzeczy, dlatego nie ustają w staraniach, by dowiedzieć się więcej o tych niewidocznych składnikach. Jedna z niedawnych analiz dotyczyła ciemnej materii, którą, być może, tworzą nieodkryte jeszcze cząstki elementarne. Obserwacja dotyczy kolizji w gromadzie galaktyk Abel 520 i została wykonana przez rentgenowski teleskop Chandra oraz, w dziedzinie optycznej, teleskop Hubble'a i kanadyjsko-francuski teleskop CFHT umieszczony na Hawajach. Obserwacje w różnych długościach fali były niezbędne do precyzyjnego ustalenia położenia gorącego gazu pozostałego po zderzeniu oraz gwiazd wchodzących w skład galaktyk. Kluczową składową analizy jest detekcja światła pochodzącego od położonych za gromadą obiektów, soczewkowanego w jej polu grawitacyjnym. Skupione przez gromadę światło służy tu do odwzorowania rozkładu ciemnej materii; obserwacje wskazują, że znajduje się ona głównie poza skupiskami materii świecącej - stanowi to problem dla teoretycznych modeli tworzenia się galaktyk, przewidujących bliski związek świecącej i ciemnej materii. Badania tego typu to, jak na razie, jedyne użyteczne narzędzie w studiowaniu ciemnej materii; prowadzi się również bezpośrednie próby wykrycia jej w warunkach laboratoryjnych w oddziaływaniu ze schłodzonymi blisko zera absolutnego atomami (jak dotąd, bezskutecznie).