חומר אפל: לאיזה תפקיד זה משחק?

כולנו שמענו עליה חומר אפל - אותו "חומר" מסתורי של הקוסמוס שעד כה לא התגלה ישירות אך ניתן להסיק על ידי השפעת הכבידה שלו על חומר "רגיל" (מה שמדענים מכנים "בריוני") חומר. אסטרונומים יודעים שזה חשוב וזה ממלא תפקיד, אבל מה התפקיד הזה?

ביקום שלנו, החומר האפל עולה על החומר הרגיל - הדברים היומיומיים שאנו רואים סביבנו על ידי גורם של 6 עד 1. ההשפעה הכבידתית של כל אותו חומר מחזיקה בין גלקסיות ואשכולות גלקסיות. כל גלקסיה מוקפת הילה של חומר אפל שמשקלו כמו טריליון שמש והיא נמשכת במשך מאות אלפי שנות אור.

השאלה הגדולה ביותר לגבי חומר אפל היא: ממה זה עשוי? האם זה מה שמכונה החומר האפל "החם"? או חומר אפל "קר"? אסטרונומים עדיין מנסים להבין זאת. אי אפשר לראות, להרגיש, לטעום, להריח או לצלם חומר אפל. עם זאת, ניתן לגלות זאת על ידי השפעתו על חומר אחר ביקום. זה כולל את משיכת הכבידה שלו. אך ישנם היבטים אחרים של חומר אפל מאשר החוקרים עדיין מגלים ומסבירים. ברגע שהם יבינו מושג טוב מה זה בעצם, כלומר מאילו חלקיקים הוא עשוי, הם יוכלו לאפיין אותו בצורה מלאה יותר. זה רק עניין של זמן עד שזה יקרה.

אסטרונומים יודעים דברים מסוימים על גלקסיות: יש להם כוכבים, כוכבי לכת, ערפיליות, חורים שחורים והרבה חומר אפל. לכל גלקסיה מסיבית יש חור שחור במרכזו. ככל שהגלקסיה חסונה יותר, כך החור השחור שלה גדול יותר. אבל איך השניים קשורים? אחרי הכל, החור השחור קטן פי מיליונים ופחות מסיבי מהגלקסיה הביתית שלו. אסטרונומים חוקרים אוספים בצורת כדורגל של כוכבים המכונים גלקסיות אליפטיות כדי להבין את הקשר בין גלקסיה לחור השחור שלה. מתברר כי היד הנעלמה של החומר האפל משפיעה איכשהו על צמיחת החור השחור ועל היווצרות הגלקסיות. קיומו של עניין זה שאיננו יכולים לראות או לגעת בו הועלה לראשונה על ידי האסטרונום פריץ צוויקי בראשית המאה העשרים, ומאוחר יותר נצפה ואומת על ידי צוות משקיפים בראשות האסטרונומית ורה רובין.

גלקסיות אליפטיות הן אוספי גלים בצורת ביצה של כוכבים עם חורים שחורים בלבם. מדענים השתמשו בתנועות כוכבים כדרך לשקלול החורים השחורים המרכזיים של הגלקסיות. מדידות רנטגן של גז חם סביב הגלקסיות עזרו לשקול את הילה של החומר האפל. מסתבר שככל שיש לגלקסיה חומר אפל יותר, כך היא יכולה להדביק יותר גז חם. אז, בגלקסיה עם חומר הלהה כהה גדול שמקיף אותה, מערכת היחסים בין השניים חזקה יותר מזו שבין חור שחור לכוכבי הגלקסיה.

קשר זה קשור ככל הנראה לאופן בו גלקסיות אליפטיות צומחות. הם נוצרים מתי גלקסיות קטנות יותר מתמזגות, והכוכבים והחומר האפל מתערבבים ומתערבבים. מכיוון שהחומר האפל עולה על כל השאר, הוא מעצב את הגלקסיה הסגלגלית החדשה שהוקמה ומנחה את צמיחת החור השחור המרכזי. המיזוג יוצר תבנית כבידה שהגלקסיה, הכוכבים והחור השחור יבואו בעקבותיה כדי לבנות את עצמם.

אסטרונומים חושדים בתוקף כי חומר אפל משפיע גם על צמיחתם של סוגים אחרים של גלקסיות. מחקרים עיוניים אחרונים על חומר אפל והשפעתו על עצמים בגלקסיה מעידים על כך שכדור הארץ עצמו, ואולי אפילו החיים שהוא נמצא בו תומכים, הושפעו מהחומר האפל בדרך כלשהי כששמש וכוכבי הלכת שלנו נסעו בגלקסיה לאורך מאות מיליוני שנים.

הדיסק הגלקטי - אזור של גלקסיית שביל החלב היכן שחיה מערכת השמש שלנו - עמוסה בכוכבים וענני גז ואבק, וגם בריכוז של חומר אפל חמקמק - חלקיקים תת-אטומיים קטנים הניתנים לגילוי רק על ידי הכבידה שלהם השפעות. בעוד כדור הארץ (וככל הנראה מערכות פלנטריות סביב כוכבים אחרים) נוסע דרך הדיסק, חומר אפל הצטברות מטרידה את מסלוליהם של שביטים מרוחקים ומעבירה אותם לקורסי התנגשות כוכבי לכת.

נראה שגם חומר אפל יכול להצטבר ככל הנראה בתוך ליבת כדור הארץ. בסופו של דבר, חלקיקי החומר האפל מחסלים זה את זה ומייצרים חום ניכר. החום שנוצר על ידי השמדת החומר האפל בגרעין כדור הארץ יכול לעורר אירועים כמו געשיים התפרצויות, בניית הרים, היפוכים בשדה מגנטי ושינויים בגובה פני הים, המציגים גם פסגות כל 30 מיליון שנה.

חומר אפל, כך נראה, יש לו הרבה מה לענות ביקום. זה חומר יעיל להפליא, למרות שהוא טרם נראה. היד הנעלמה שלה מורגשת בכל מקום.