ბნელი მატერია სამყაროს ”ბავშვობის დროინდელ” ფოტოზე

 ადრეულ სამყაროში, ბნელი მატერიის ნამდვილად არსებობის მთავარი მტკიცებულება, რელიქტური გამოსხივების რუკაშია ”ჩაწერილი”. ეს არის ბნელი მატერიის შესახებ კოსმოლოგიური ინფორმაციის ერთ-ერთი ყველაზე მდიდარი წყარო. რელიქტური გამოსხივება, მიკროტალღური ფონია, გავარვარებული პლაზმის ”გაცივებული სინათლე, რომელმაც კოსმოსურ სივრცესთან ურთიერთქმედება მაშინ შეწყვიტა, როცა სამყაროს ასაკი 380 ათასი წელი იყო, ტემპერატურა კი 3000 კელვინი (ახლა 2,7 К). დროის ამ მონაკვეთს რეკომბინაციის ეპოქას უწოდებენ — ჩვულებრივი მატერიის გადასვლა პლაზმური (ფოტონებისთვის გაუმჭვირვალე) მდგომარეობიდან გაზის (გამჭვირვალე) მდგომარეობაში. ახალგაზრდა სამყარო გაცილებით ერთგვაროვანი იყო, ვიდრე ახლაა — არანაირი გალაქტიკები, გალაქტიკათა გროვები და სიცარიელეები (რომ აღარაფერი ვთქვათ ვარსკვლავებზე და პლანეტებზე) მაშინ არ იყო, მხოლოდ ჩვეულებრივი მატერიის მიზერული (10^–5) არაერთგვაროვნებები (ანიზოტროპია). ეს ანიზოტროპია ძალიან დიდიი სიზუსტით არის გაზომილი სხვადასხვა ექსპერიმენტებით, ხოლო მათში ყველაზე უფრო ინფორმატიულია კოსმოსური ექსპერიმენტი — ”პლანკი” (რელიქტური გამოსხივების რუკა “პლანკისგან”). სხვანაირად რომ ვთქვათ, 380 ათასი წლის სამყაროს ტემპერატურული სურათი მსუბუქად დალაქავებულია. ამ დალაქავების კონტრასტულობა სულ რაღაც 10^–5-ზე ოდნავ მეტია, მაგრამ უამრავი ინფორმაციის მატარებელი (1 სურ.).

 “პლანკი” რელიქტური გამოსხივების რუკას ადგენს. ჩვენი გალაქტიკის სიბრტყე ამოღებულია 1 სურ.).

ბნელი მატერია და ჩვეულებრივი მატერია განსხვავებულად ზემოქმედებს ამ ტემპერატურაზე. ჩვეულებრივი მატერიისთვის, ეს არის ცხელი არეების არაერთგვაროვნება, რომელიც კოსმოსური პლაზმის ბგერით რხევებში მჟღავნდება (ე.წ აკუსტიკური ოსცილაციები). ეს რხევები ძალიან კარგად ჩანს რელიქტურ ფონში — იქ, სადაც ცხელი არეების სიმკვრივე მეტია, ტემპერატურაც მაღალია. ბნელ მატერიას ეს ყველაფერი არ ეხება, ის ცივია (ან ”ნელთბილი”). ზუსტად რომ ვთქვათ, აქ არა ტემპერატურაა მთავარი, რომელიც არ ვიცით (დამოკიდებულია ბნელი მატერიის ნაწილაკების მასაზე), არამედ სიჩქარე — ის საკმარისად მცირე უნდა იყოს, რათა ნაწილაკებმა გრავიტაციულ ორმოებში შეძლოს შეგროვება. გროვები გაჩნდა კიდეც, რეკომბინაციის მომენტში, გრავიტაციული ორმოების კიდევ უფრო ჩაღრმავებით. ბგერითი ტალღები ბნელ მატერიაში არ არის (რადგან არ არის წნევა), ამიტომ არც მისგან გამოწვეული ოსცილაციები დაიმზირება.

 გრავიტაციული ორმოდან ამოსული რელიქტური ფოტონი ენერგიას კარგავს. მათი სიხშირე და შესაბამისად ტემპერატურაც — მცირდება. ანუ, ბნელ მატერიასაც მივყავართ ანიზოტროპიამდე, თუმცა სულ სხვა მექანიზმით. რელიქტური გამოსხივების საკმაოდ რთული ანიზოტროპიული სურათი კარგად აღიწერება იმით, რომ ადრეულ სამყაროში ამ ორივე სახის მატერიის მასური თანაფარდობა იყო 1:5.

 მოდიფიცირებული გრავიტაციის ვერცერთი თეორია ვერ აღწერს ისე ზუსტად ახლადდაბადებული სამყაროს ევოლუციას, როგორც ფარდობოთობის ზოგადი თეორია და კონცეფცია ბნელი მატერიის შესახებ (ფრიც ცვიკი(Fritz Zwicky) და ვალტერ ბაადე(Valter Baade)). რა თქმა უნდა, ჩვეულებრივი და ბნელი მატერიის თანაფარდობა 1:5-ზე, რომელიც რელიქტური გამოსხივების სურათის ასახსნელად არის საჭირო, იმასაც გამორიცხავს, რომ ბნელი მატერია ასტეროიდები ან ნებისმიერი სხვა სახის ჩვეულებრივი ძნელად შესამჩნევი მატერია შეიძლება იყოს. ხაზგასმით უნდა ითქვას, რომ ჩვეულებრივი მატერიის (ბარიონული) წილი სამყაროს ენერგეტიკაში მაღალი სიზუსტით არის დადგენილი. აღსანიშნავია, რომ ისტორიულად, პირველი ზღვარი ჩვეულებრივი მატერიის რაოდენობაზე, პირველადი ნუკლეოსინთეზის (შერწყმა) თეორიიდან მიიღეს. ეს არის სამყაროს არსებობის ის პირველი 3 წუთი, რომელმაც სამყაროს პირველი ელემენტები: წყალბადი, ჰელიუმი, ლითიუმი მოგვცა. ადრეული სამყარო იყო ძალიან ცხელი. თუ ამ დროს პროტონები და ნეიტრონები მსუბუქ ბირთვებში ერთიანდებოდა, ამ ბირთვების არსებობის დრო უმნიშვნელოდ მცირე იყო, რადგან შემდგომი შეჯახების დროს, სხვა ბირთვთან, ხდებოდა ისევ ელემენტარულ კომპონენტებად დაშლა. გამოდის, რომ დიდი აფეთქებიდან გავიდა 3 წუთი, სანამ მატერია გაცივდა ტემპერატურამდე, რომლეზეც ბირთვების შეჯახების ძალა შემსუბუქდა და ელემენტარულმა ნაწილაკებმა მდგრადი ბირთვების წარმოქმნა დაიწყო. ადრეული სამყაროს ისტორიაში ეს იყო მსუბუქი ბირთვების შექმნის მომენტი. ყველა ბირთვი, რომელიც პირველი სამი წუთის განმავლობაში ჩნდებოდა, აუცილებლად მაშინვე იშლებოდა. მდგრადი ბირთვების ფორმირება ამის მერე დაიწყო. ბნელი მატერია რომ პროტონებისა და ნეიტრონებისგან შედგებოდეს, პირველადი ნუკლეოსინთეზის შედეგი, დამზერით მიღებულს შეეწინააღმდეგებოდა.

 სამყაროს ჩონჩხი

 ბნელი მატერია უკიდურესად მნიშვნელოვანია ჩვენი არსებობისთვის. ის რომ არა, არაერთგავორნებათა ფარდობითი ამპლიტუდა ახლა რამდენიმე პროცენტი იქნებოდა, რაც დიდი სტრუქტურების (გალაქტიკები და მათი გროვები, ვარსკვლავები, პლანეტები…) წარმოქმნისთვის არასაკმარისია. სამყარო ახლაც ერთგვაროვანი და უსიცოცხლო იქნებოდა. ბნელმა მატერიამ გადაგვარჩინა, მასში არ არის წნევა, მისი არაერთგვაროვნების ზრდა, შედარებით მცირე ზომებში (მაგალითად, პროტოვარსკვლავის ზომა), რეკომბინაციამდე გაცილებით ადრე დაიწყო, ბნელი მატერიის პირველ სქელ გროვებად გადაქცევით ასეულობით მილიონი წლის მერე. ბნელი მატერიის თავმოყრის ადგილები გრავიტაციულად იზიდავდა ჩვეულებრივ მატერიას, რომელიც თავის მხრივ, რეკომბინაციის მერე, ბნელი მატერიისგან გაჩენილ გრავიტაციულ ორმოებში იწყებდა დაგროვებას. ასე გაჩნდა პირველი ვარსკვლავები, მერე კი გალაქტიკები, ახლახანს კი, თუ კოსმოლოგიური მასშტაბებით ვიმსჯელებთ – გალაქტიკათა გროვებიც (ირმის ნახტომის სახლი – ზეგროვა „განუზომელი ზეცა“). სწორედ ასეთ სურათს გვიქმნის პრაქტიკული დამზრით მიღებული მონაცემები, რაც მოდიფიცირებული გრავიტაციის ჩარჩოებში ვერანაირად ვერ ჯდება.

 დასკვნა: სამყაროსა და მასში არსებულ ობიექტებზე უკვე იმდენი რამ ვიცით, რომ ეგზოტიური თეორიებისთვის სამყაროს შემადგენლისა და მისი ევოლუციის (დიდი აფეთქებიდან წამამდე ადრე მიმდინარე მოვლენებს თუ არ ჩავთვლით) შესახებ, სულ უფრო ცოტა ადგილი რჩება. ბნელი მატერია ნამდვილად არსებობს, ვიცით რამდენია, მისი როლი სამყაროს მოწყობაში – დამჭერი კონსტრუქციასავითაა, სამყაროს ჩონჩხია. მაგრამ არ ვიცით, რისგან არის ეს ჩონჩხი დამზადებული! ბნელი მატერიის ნაწილაკები ისევ ხელიდან უსხლტება მეცნიერებს, ვერ ხერხდება მათი პირდაპირი დეტექტირება, თავს მხოლოდ გრავიტაციული ურთიერთქმედებით ავლენს. გაგება იმისა, თუ რისგან შედგება ბნელი მატერია, თანამედროვე ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე ამბიციური ამოცანაა (კიდევ ბნელი მატერიის შესახებ).