Galaxiile din universul nostru par să realizeze o performanță imposibilă. Ele se rotesc cu o asemenea viteză încât gravitația generată de materia lor observabilă nu ar putea să le țină împreună; ele ar fi trebuit să se rupă în bucăți de mult timp. Același lucru este valabil și pentru galaxiile din roiuri, ceea ce îi face pe oamenii de știință să creadă că ceva ce nu putem vedea este la mijloc. Ei cred că ceva ce nu am detectat încă în mod direct conferă acestor galaxii o masă suplimentară, generând gravitația suplimentară de care au nevoie pentru a rămâne intacte. Această materie ciudată și necunoscută a fost numită „materie întunecată”, deoarece nu este vizibilă.
Materie întunecată
Spre deosebire de materia normală, materia întunecată nu interacționează cu forța electromagnetică. Aceasta înseamnă că nu absoarbe, nu reflectă și nu emite lumină, ceea ce o face extrem de greu de reperat. De fapt, cercetătorii au reușit să deducă existența materiei întunecate doar din efectul gravitațional pe care aceasta pare să îl aibă asupra materiei vizibile. Materia întunecată pare să depășească materia vizibilă în proporție de aproximativ șase la unu, constituind aproximativ 27% din univers. Iată un fapt care dă de gândit: materia pe care o cunoaștem și care alcătuiește toate stelele și galaxiile reprezintă doar 5% din conținutul universului! Dar ce este materia întunecată? O idee este că aceasta ar putea conține „particule supersimetrice” – particule presupuse a fi partenere ale celor deja cunoscute în Modelul Standard. Experimentele de la Large Hadron Collider (LHC) ar putea oferi indicii mai directe despre materia întunecată.
Multe teorii spun că particulele de materie întunecată ar fi suficient de ușoare pentru a fi produse la LHC. Dacă ar fi create la LHC, acestea ar scăpa neobservate prin detectoare. Cu toate acestea, ele ar transporta energie și impuls, astfel încât fizicienii ar putea deduce existența lor din cantitatea de energie și impuls „lipsă” după o coliziune. Candidații la materia întunecată apar frecvent în teoriile care sugerează o fizică dincolo de modelul standard, cum ar fi supersimetria și dimensiunile suplimentare. O teorie sugerează existența unei „Văi ascunse”, o lume paralelă alcătuită din materie întunecată care are foarte puține lucruri în comun cu materia pe care o cunoaștem. Dacă una dintre aceste teorii s-ar dovedi a fi adevărată, ea ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine compoziția universului nostru și, în special, modul în care galaxiile se mențin împreună.
Energia întunecată
Energia întunecată reprezintă aproximativ 68% din univers și pare să fie asociată cu vidul din spațiu. Ea este distribuită uniform în tot universul, nu numai în spațiu, ci și în timp – cu alte cuvinte, efectul său nu se diluează pe măsură ce universul se extinde. Distribuția uniformă înseamnă că energia întunecată nu are efecte gravitaționale locale, ci mai degrabă un efect global asupra universului ca întreg. Acest lucru conduce la o forță de respingere, care tinde să accelereze expansiunea universului. Rata de expansiune și accelerația acesteia pot fi măsurate prin observații bazate pe legea lui Hubble. Aceste măsurători, împreună cu alte date științifice, au confirmat existența energiei întunecate și oferă o estimare a cantității acestei substanțe misterioase existente.
.