Tamna materija sa skrivenom silom usporava rast struktura
Proračun objavljen u časopisu JCAP pokazuje da dodatna privlačna sila među česticama tamne materije usporava rast kosmičkih struktura, jer čestice pri širenju svemira efektivno gube masu.
Grupa fizičara predvođena istraživačem kanadskog Perimeter instituta za teorijsku fiziku izračunala je šta bi se desilo kada bi čestice tamne materije, pored gravitacije, osećale i dodatnu privlačnu silu dugog dometa. Rezultat ide u suprotnom smeru od očekivanja: takva sila u većini razmatranih slučajeva usporava rast velikih kosmičkih struktura umesto da ga ubrzava. Rad je objavljen 22. juna 2026 u časopisu Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), a saopštenje izdavača Sissa Medialab izašlo je početkom avgusta.
Glavni autor je Zachary J. Weiner sa Perimeter instituta, a koautori su Marco Costa, Cyril Creque-Sarbinowski i Olivier Simon. Sve što se o tamnoj materiji danas zna izvedeno je posredno, iz njenog gravitacionog dejstva na vidljivu materiju i na svetlost. Prve indicije stigle su još tridesetih godina prošlog veka, iz merenja brzina galaksija u jatima, a sedamdesetih su ih potvrdile krive rotacije spiralnih galaksija. Nijedan detektor do danas nije uhvatio česticu tamne materije direktno.
“Ono što zaista znamo o tamnoj materiji do sada je naučeno samo kroz njene gravitacione efekte”, rekao je Weiner u saopštenju izdavača. Time ostaje otvorena mogućnost da tamna materija ima interakcije skrivene od obične materije, dakle silu koja deluje samo unutar tamnog sektora.
Zašto se uopšte traži dodatna sila
Interesovanje za takozvanu tamnu silu poraslo je zato što sve preciznija merenja ne daju potpuno saglasnu sliku svemira. Posmatranja dalekog svemira nagoveštavaju da se širenje u prošlosti odvijalo nešto sporije nego što predviđa standardni kosmološki model. Istovremeno, merenja kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja godinama sugerišu da bi materija na najvećim skalama mogla biti jače zbijena nego što se očekuje.
Te razlike su male, ali uporne, i podstakle su fizičare da provere da li standardnom modelu nedostaje neko svojstvo tamne materije. Dodatna sila koja deluje samo među njenim česticama je jedan od kandidata, jer bi mogla da promeni i istoriju širenja i formiranje galaksija i jata.
Šta je tim tačno računao
Tim je razmatrao klasu teorijskih modela u kojima čestice tamne materije osećaju privlačnu silu dugog dometa pored gravitacije, pa je teorijske proračune uporedio sa kosmološkim podacima o širenju svemira i o raspodeli velikih struktura. Praćena su dva povezana efekta, jedan na istoriju širenja, drugi na rast struktura.
Prvi efekat je očekivan. Dodatna privlačna sila zaista pomaže česticama tamne materije da se efikasnije grupišu.
“Prvo što biste očekivali jeste da bi davanje dodatne privlačne sile tamnoj materiji trebalo da učini da strukture rastu brže”, rekao je Weiner. “Ali istovremeno na scenu stupa još jedan efekat.”
Taj drugi efekat je uzrok obrta. Ista interakcija čini tamnu materiju efektivno lakšom kako se svemir širi, a gubitak efektivne mase slabi njen gravitacioni uticaj jače nego što dodatno grupisanje pomaže. Neto ishod je da tamna materija ne ostavlja jači trag u pozadinskom zračenju, nego se ukupan razvoj kosmičkih struktura usporava.
Šta to menja za modele oko DESI-ja
Nalaz dotiče i teorije koje idu dalje od najjednostavnijih modela tamne sile. Nekoliko objašnjenja ponuđenih za skorašnja merenja instrumenta za spektroskopiju tamne energije, poznatog kao DESI, uključuje slične interakcije među česticama tamne materije. Prema autorima, isto nadmetanje između jače privlačnosti i opadajuće efektivne mase verovatno deluje i u tim složenijim modelima, pa se ne sme pretpostaviti da dodatna privlačnost sama po sebi pravi više strukture.
Vredi se podsetiti i da jedno ranije posmatranje već sužava prostor takvim modelima. Jato 1E 0657-56, poznatije kao jato Metak, snimljeno je 2006. godine kombinacijom rendgenskih i optičkih podataka, i pokazalo je da je pri sudaru dva jata vreli gas zaostao, dok je masa merena gravitacionim sočivom prošla dalje gotovo nesmetano. Taj snimak se od tada koristi kao dokaz da tamna materija sa samom sobom slabo interaguje pri sudarima. Novi proračun se bavi drugom vrstom interakcije, silom dugog dometa, i tu vrstu sada ograničava sa druge strane, preko rasta struktura.
Granice rezultata
Rad ne dokazuje da tamna sila postoji. On je teorijski proračun unutar zadate klase modela, upoređen sa postojećim kosmološkim podacima, i njegov domet je ograničen na modele te vrste. Nijedna nova čestica nije izmerena, nijedan detektor nije zabeležio signal, a napetosti između merenja širenja i merenja grupisanja materije ostaju nerešene.
Rezultat govori šta se dešava sa rastom struktura ako se pretpostavi takva sila, ne šta priroda zaista radi. Preciznija merenja iz novih pregleda neba i opservatorija tek treba da pokažu koje skrivene interakcije tamna materija sme da ima, a koje se mogu isključiti.
