Privind cerul nopții, avem impresia că Universul este alcătuit din stele, galaxii și nebuloase strălucitoare. Totuși, această imagine este profund înșelătoare. Ceea ce putem observa direct reprezintă doar o mică fracțiune din tot ceea ce există. Conform cosmologiei moderne, aproximativ 95% din Univers este invizibil, fiind alcătuit din materia întunecată și energia întunecată.
Această descoperire a schimbat radical modul în care înțelegem structura și evoluția cosmosului. Trăim, așadar, într-un Univers dominat de componente misterioase, detectabile doar prin efectele lor gravitaționale sau dinamice.
Materia din care sunt formate stelele, planetele, gazele interstelare și chiar corpul uman este cunoscută sub numele de materie barionică. Deși pare abundentă la scară umană, la scară cosmică ea reprezintă mai puțin de 5% din conținutul total al Universului.
Restul materiei nu emite lumină, nu o reflectă și nu o absoarbe în mod detectabil. Cu toate acestea, influența ei gravitațională este esențială pentru existența galaxiilor.
Misterul materiei întunecate
Conceptul de materie întunecată a apărut în urma unor observații aparent paradoxale. Galaxiile se rotesc mult prea rapid pentru a rămâne stabile dacă ar fi formate doar din materia vizibilă. Conform legilor cunoscute ale gravitației, ele ar trebui să se destrame.
Soluția acestui paradox a fost ipoteza existenței unei forme invizibile de materie care înconjoară galaxiile sub forma unor halouri masive, menținându-le coerente. Deși nu poate fi observată direct, materia întunecată își trădează prezența prin:
- mișcarea galaxiilor în roiuri,
- lentilele gravitaționale,
- structura pe scară mare a Universului.
În prezent, materia întunecată nu este identificată cu nicio particulă cunoscută din fizica standard. Cele mai populare ipoteze includ particule exotice, foarte slabe în interacțiuni, care traversează Universul fără a interacționa cu lumina.
Căutarea materiei întunecate este una dintre cele mai active direcții ale fizicii moderne, implicând detectoare subterane, acceleratoare de particule și observații cosmologice de mare precizie.
Energia întunecată: forța care accelerează Universul
Dacă materia întunecată „leagă” Universul prin gravitație, energia întunecată pare să facă exact opusul. Descoperită la sfârșitul secolului XX, ea este responsabilă pentru expansiunea accelerată a Universului.
Inițial, cosmologii credeau că expansiunea cosmică ar trebui să încetinească sub influența gravitației. Observațiile supernovelor îndepărtate au arătat însă că Universul se extinde din ce în ce mai rapid.
Spre deosebire de materia întunecată, energia întunecată nu formează structuri și nu se concentrează local. Ea pare a fi o proprietate a spațiului însuși, prezentă uniform în tot Universul.
Una dintre ipoteze este că energia întunecată este legată de energia vidului, o consecință a mecanicii cuantice. Alte teorii sugerează că ar putea indica o modificare a legilor gravitației la scări cosmice. Până în prezent, natura exactă a energiei întunecate rămâne necunoscută.
Un Univers dominat de necunoscut
Combinând datele observaționale, cosmologii estimează că Universul este alcătuit aproximativ din:
- 5% materie obișnuită,
- 27% materie întunecată,
- 68% energie întunecată.
Această distribuție arată clar că tot ceea ce vedem – stele, planete, galaxii – este doar o mică parte din realitatea cosmică. Într-un sens profund, Universul este guvernat de fenomene pe care abia începem să le înțelegem.