La qüestió de l'origen de l'Univers, el seu passat i futur ha estat preocupant a la gent des de temps immemorials. Durant molts segles, les teories han sorgit i refutat, oferint una imatge del món basada en dades conegudes. Un xoc fonamental per al món científic va ser la teoria de la relativitat d'Einstein. També va fer una gran contribució per entendre els processos que formen l'Univers. Tanmateix, la teoria de la relativitat no podria pretendre ser la veritat última, que no requereix cap addició. La millora de les tecnologies va permetre als astrònoms fer descobriments abans impensables que requerien una nova base teòrica o una ampliació significativa de les disposicions existents. Un d'aquests fenòmens és la matèria fosca. Però primer és el primer.
Casos de temps passats
Per entendre el terme "matèria fosca" tornem a principis del segle passat. En aquell moment, dominava la idea de l'Univers com una estructura estacionària. Mentrestant, la teoria general de la relativitat (GR) suposava que tard o d'hora la força d'atracció portaria a "enganxar" tots els objectes espacials en una sola bola, passaria així.anomenat col·lapse gravitatori. No hi ha forces repulsives entre objectes espacials. L'atracció mútua es compensa amb forces centrífugues que creen un moviment constant d'estrelles, planetes i altres cossos. D'aquesta manera, es manté l'equilibri del sistema.
Per tal d'evitar el col·lapse teòric de l'Univers, Einstein va introduir una constant cosmològica, un valor que porta el sistema a l'estat estacionari necessari, però que alhora s'inventa, sense fonaments evidents.
Univers en expansió
Els càlculs i descobriments de Friedman i Hubble han demostrat que no cal violar les equacions harmòniques de la relativitat general amb l'ajuda d'una nova constant. Està demostrat, i avui aquest fet està pràcticament fora de dubte, que l'Univers s'està expandint, va tenir un principi, i no es pot parlar d'estacionarietat. El desenvolupament posterior de la cosmologia va portar a l'aparició de la teoria del big bang. La principal confirmació de les noves hipòtesis és l'augment observat de la distància entre galàxies amb el temps. Va ser la mesura de la velocitat d'eliminació entre si dels sistemes espacials veïns el que va conduir a la formació de la hipòtesi que hi ha matèria fosca i energia fosca.
Dades no coherents amb la teoria
Fritz Zwicky el 1931, i després Jan Oort el 1932 i la dècada de 1960, estaven comptant la massa de la matèria de les galàxies en un cúmul llunyà i la seva relació amb la velocitat d'eliminació les unes de les altres. De tant en tant, els científics arribaven a les mateixes conclusions: aquesta quantitat de matèria no és suficient perquè la gravetat creada per ella pugui aguantar.galàxies juntes que es mouen a velocitats tan elevades. Zwicky i Oort van suggerir que hi ha una massa oculta, la matèria fosca de l'Univers, que no permet que els objectes espacials s'escampin en diferents direccions.
No obstant això, la hipòtesi va ser reconeguda pel món científic només als anys setanta, després de l'anunci dels resultats del treball de Vera Rubin.
Va construir corbes de rotació que demostren clarament la dependència de la velocitat de moviment de la matèria de la galàxia de la distància que la separa del centre del sistema. Contràriament a les suposicions teòriques, va resultar que les velocitats de les estrelles no disminueixen a mesura que s'allunyen del centre galàctic, sinó que augmenten. Aquest comportament de les lluminàries només es podria explicar per la presència d'un halo a la galàxia, que està plena de matèria fosca. L'astronomia, doncs, s'enfronta a una part de l'univers completament inexplorada.
Propietats i composició
Fosc aquest tipus de matèria s'anomena perquè no es pot veure per cap mitjà existent. La seva presència es reconeix per un signe indirecte: la matèria fosca crea un camp gravitatori, mentre que no emet ones totalment electromagnètiques.
La tasca més important que va sorgir davant els científics va ser obtenir una resposta a la pregunta en què consisteix aquesta qüestió. Els astrofísics van intentar "omplir-lo" amb la matèria barió habitual (la matèria barió està formada per protons, neutrons i electrons més o menys estudiats). L'halo fosc de les galàxies incloïa estels compactes i poc radiants del tipusnanes marrons i planetes enormes propers a Júpiter en massa. No obstant això, aquests supòsits no han resistit a l'escrutini. La matèria barió, familiar i coneguda, per tant, no pot tenir un paper important en la massa oculta de les galàxies.
Avui, la física busca components desconeguts. La investigació pràctica dels científics es basa en la teoria de la supersimetria del microcosmos, segons la qual per a cada partícula coneguda hi ha un parell supersimètric. Aquests són els que formen la matèria fosca. No obstant això, encara no s'ha obtingut cap evidència de l'existència d'aquestes partícules, potser és una qüestió d'un futur proper.
Energia fosca
El descobriment d'un nou tipus de matèria no va acabar amb les sorpreses preparades per l'Univers per als científics. El 1998, els astrofísics van tenir una altra oportunitat de comparar les dades de les teories amb els fets. Aquest any ha estat marcat per l'explosió d'una supernova en una galàxia lluny de nos altres.
Els astrònoms van mesurar la distància que hi havia i van quedar molt sorpresos per les dades obtingudes: l'estrella es va disparar molt més enllà del que hauria d'haver estat segons la teoria existent. Va resultar que la taxa d'expansió de l'univers augmenta amb el temps: ara és molt més alta que fa 14.000 milions d'anys, quan suposadament va passar el big bang.
Com sabeu, per accelerar el moviment del cos, necessita transferir energia. La força que fa que l'univers s'expandeixi més ràpidament s'ha conegut com a energia fosca. Aquesta no és una part menys misteriosa del cosmos que la matèria fosca. Només se sap que és característicdistribució uniforme a tot l'univers i el seu impacte només es pot registrar a grans distàncies còsmiques.
I de nou la constant cosmològica
L'energia fosca ha sacsejat la teoria del big bang. Una part del món científic és escèptic sobre la possibilitat d'aquesta substància i l'acceleració de l'expansió causada per ella. Alguns astrofísics estan intentant reviure l'oblidada constant cosmològica d'Einstein, que de nou des de la categoria d'un gran error científic pot entrar en el nombre d'hipòtesis de treball. La seva presència a les equacions crea antigravetat, provocant una acceleració de l'expansió. Tanmateix, algunes de les conseqüències de la presència de la constant cosmològica no coincideixen amb les dades observacionals.
Avui, la matèria fosca i l'energia fosca, que constitueixen la major part de la matèria de l'univers, són misteris per als científics. No hi ha una única resposta a la pregunta sobre la seva naturalesa. A més, potser aquest no és l'últim secret que l'espai ens guarda. La matèria fosca i l'energia poden convertir-se en el llindar de nous descobriments que poden canviar la nostra comprensió de l'estructura de l'Univers.
