Oleme kõik kuulnud tumeaine - see kosmose salapärane "värk" mida seni pole otseselt tuvastatud, kuid millest võib järeldada selle gravitatsiooniline mõju "normaalsele" (mida teadlased nimetavad "baryonic") mateeriale. Astronoomid teavad, et see on oluline ja see mängib rolli, kuid mis see roll on?
Meie universumis kaalub tume aine üles tavalise aine - igapäevaseid asju, mida näeme enda ümber, koefitsiendiga 6 kuni 1. Kogu selle aine gravitatsiooniline efekt hoiab koos galaktikaid ja galaktikaparve. Iga galaktikat ümbritseb tumeda aine halo, mis kaalub sama palju kui triljon päikest ja ulatub sadade tuhandete valgusaastateni.
Tumeda aine suurim küsimus on: millest see koosneb? Kas see on niinimetatud "kuum" tumeaine? Või "külm" tume aine? Astronoomid proovivad seda endiselt välja mõelda. Tumedat ainet ei saa näha, tunda, maitsta, lõhnata ega pilti teha. Seda saab aga tuvastada selle mõju kaudu teistele universumi materjalidele. See hõlmab ka selle gravitatsioonilist tõmmet. Kuid tumeaine aspekte on ka muid, kui teadlased alles avastavad ja selgitavad. Kui nad saavad hea ettekujutuse sellest, mis see tegelikult on, st millistest osakestest see on valmistatud, saavad nad seda paremini kirjeldada. See on vaid aja küsimus, enne kui see juhtub.
Galaktikad, tume aine ja mustad augud
Astronoomid teavad galaktikate kohta teatud asju: neil on tähed, planeedid, udud, mustad augud ja palju tumedat ainet. Igal massilisel galaktikal on a must auk selle keskmes. Mida kiirem on galaktika, seda suurem on selle must auk. Aga kuidas need kaks omavahel seotud on? Lõppude lõpuks on must auk miljonid kordi väiksem ja vähem massiivne kui tema kodugalaktika. Astronoomid uurivad jalgpallikujulisi tähekogusid, mida nimetatakse elliptilisteks galaktikateks, et mõista galaktika ja selle musta augu vahelist seost. Selgub, et tumeaine nähtamatu käsi mõjutab kuidagi musta augu kasvu ja galaktikate moodustumist. Selle asja olemasolu, mida me ei näe ega saa puudutada, postitas 20. sajandi alguses astronoom Fritz Zwicky ning hiljem vaatles ja kontrollis seda vaatlejate meeskond juhtis astronoom Vera Rubin.
Elliptilised galaktikad on umbes munakujulised tähtede kollektsioonid, mille südames on mustad augud. Teadlased kasutasid galaktikate keskmiste mustade aukude kaalumiseks tähtede liikumist. Galaktikaid ümbritseva kuuma gaasi röntgenmõõtmised aitasid pimeda aine halo kaaluda. Selgub, et mida rohkem on galaktikal tumedat ainet, seda rohkem kuuma gaasi see mahub. Niisiis, galaktikas, kus seda ümbritseb suur tumeaine "halo", on nende kahe suhe tugevam kui musta augu ja galaktika tähtede vahel.
See seos on tõenäoliselt seotud sellega, kuidas elliptilised galaktikad kasvavad. Need moodustuvad siis väiksemad galaktikad ühinevadja tähed ja tumeaine segunevad ja segunevad. Kuna tumeaine kaalub üles kõik muu, vormib see äsja moodustunud elliptilise galaktika ja juhib keskse musta augu kasvu. Ühinemine loob gravitatsioonilise plaani, millele galaktika, tähed ja must auk lähevad, et iseennast üles ehitada.
Tume aine ja muud galaktikad
Astronoomid kahtlustavad tõsiselt, et tumeaine mõjutab ka muud tüüpi galaktikate kasvu. Värsked teoreetilised uuringud tumeaine ja selle mõju kohta galaktika objektidele näitavad, et Maa ise ja võib-olla isegi elab seda Tugiaineid on tumeaine mingil moel mõjutanud, kui meie Päike ja planeedid rändasid läbi galaktika sadade miljonite miljonite ringis aastatel.
Galaktika ketas - Linnutee galaktika kus meie päikesesüsteem elab - on rahvast täis tähti ja gaasi- ja tolmupilvi ning ka kontsentratsiooni tabamatu tumeaine - väikesed subatomilised osakesed, mida saab tuvastada ainult nende gravitatsiooni järgi efektid. Kui Maa (ja arvatavasti ka teiste tähtede ümber olevad planeedisüsteemid) rändab läbi ketta, siis tume aine kogunemised häirivad kaugete komeetide orbiite, saates nad kokkupõrkekursustele planeedid.
Tume aine ja meie planeet
Samuti näib, et tume aine võib ilmselt koguneda Maa tuuma. Lõpuks hävivad tumeda aine osakesed üksteist, tekitades märkimisväärset soojust. Maa tuumas oleva tumeaine hävimisest tekkinud kuumus võib vallandada sellised sündmused nagu vulkaaniline pursked, mägede ehitamine, magnetvälja tagasipööramine ja merepinna muutused, mis näitavad ka piike iga 30 miljon aastat.
Tundub, et tumedal ainel on universumis palju vastust. See on hämmastavalt tõhus materjal, isegi kui seda pole veel nähtud. Selle nähtamatut kätt on tunda igal pool.