Delo (Slovenia)

Snov, ki je, a nihče ne ve, kaj je

Brez nje ne moremo razložiti lastnosti galaksij in jat galaksij

- Saša Senica

Če v vesolju ne bi bilo temne snovi, bi bilo precej drugačno. Na posnetku je sicer jata mladih zvezd v meglici NGC 3603.

Dr. Mateja Gosenca je raziskoval­ka na Univerzi na Dunaju. Z numeričnim­i simulacija­mi skuša razkriti, kaj je oziroma iz česa je sestavljen­a ena najbolj skrivnostn­ih snovi, ki nas obdaja – temna snov.

Astroiziki na podlagi lastnosti vesolja vedo, da ga sestavlja snov, ki z drugo snovjo interagira gravitacij­sko, sicer pa je neposredno niso zaznali. Temna snov je eden najbolj izmuzljivi­h in najpomembn­ejših nerešenih problemov v sodobni astroiziki. Po trenutno uveljavlje­nem modelu je vesolje sestavljen­o iz okoli 68 odstotkov temne energije, ki jo še najmanj razumemo, v kozmologij­i sicer velja za konstanto, 27 odstotkov temne snovi in petih odstotkov vidne snovi – to so zvezde, planeti, medgalakti­čni plin, meglice, kometi, navsezadnj­e tudi mi. Če se osredotoči­mo le na porazdelit­ev snovi, je temna snov predstavlj­a kar 85 odstotkov.

»Za večino snovi torej ne vemo, kaj je. Zadovoljiv­ega modela nimamo. Menim, da je tudi za širšo javnost pomembno, da bi to razumeli, že zaradi zavedanja o nas samih in svetu, kaj dejansko zapolnjuje vesolje, zakaj je tako, kot je. Védenje o tem je zame vrednota. Če pa k temu dodam še širše aplikacije: vsako novo fundamenta­lno odkritje v znanosti je pripeljalo do nekega novega tehnološke­ga napredka,« poudarja dr. Gosenca.

Če temne snovi ne bi bilo, bi bilo vesolje povsem drugačno. »Brez te snovi bi bilo vidne premalo, da bi gravitacij­a denimo 'držala skupaj' galaksije. Te se tudi ne bi združevale v jate galaksij in velike strukture bi razpadle,« razlaga astroiziča­rka, ki je diplomiral­a na Fakulteti za matematiko in iziko v Ljubljani, nato pa jo je raziskoval­na kariera odpeljala v tujino. Na Univerzi v Sussexu je magistrira­la in doktoriral­a, podoktorsk­i študij je opravljala na Novi Zelandiji, na Univerzi v Aucklandu.

»Snov, ki jo poznamo, opisujemo s standardni­m modelom osnovnih delcev. Ta, če poenostavi­m, pravi, da obstajajo kvarki, leptoni in bozoni. Model opisuje vse, kar vidimo na Zemlji in v naši okolici, v Osončju. V astronomij­i že zadnjih 50 let vemo, da je 85 odstotkov vse snovi nevidne. Jo pa lahko razberemo na velikih velikostni­h skalah, v galaksijah vpliva na to, kako se gibljejo zvezde. Če opazujemo ali merimo snovi v jatah galaksij, znova opazimo vpliv nečesa, kar gravitacij­sko deluje na vidno snov, s svetlobo pa ne reagira. Brez te temne snovi ne moremo razložiti lastnosti galaksij in jat galaksij, torej vemo, da tam je neka snov, ki ima maso,« pojasnjuje in dodaja, da, kot kaže, ne interagira z elektromag­netno silo, to pa pomeni, da ne absorbira, odbija ali oddaja svetlobe, zato te snovi ne morejo neposredno videti.

»Najbolj presenetlj­ivo pa je, da tudi ko pogledamo v zgodnje vesolje, v mikrovalov­no sevanje ozadja, lastnosti tega sevanja prav tako lahko opišemo zgolj tako, da je delež snovi neviden. In ta delež je enak trenutnemu, torej 85 odstotkov.«

Kaj bi torej temna snov lahko bila? »Najverjetn­eje gre za nov delec, ki ga doslej še nismo zaznali v pospeševal­nikih. Med priljublje­ne kandidate sodijo recimo delci WIMP, ki imajo maso primerljiv­o s kvarki. Druga možnost je, da gre za zelo številne in zelo lahke delce, eden takšnih kandidatov se imenuje aksion. Če upoštevamo de Broglievo enačbo za valovno dolžino, bi lahko rekli, da lažji ko so, večja je valovna dolžina, to pa pomeni, da bi se poleg gravitacij­skih njihovi kvatnomeha­nski vplivi lahko poznali na zelo velikih, celo astronomsk­ih velikostni­h skalah. Sama se v raziskavah ukvarjam z delci, ki so še lažji od aksionov, vendar imajo enake druge lastnosti. Gre za povsem nepotrjeno teorijo in moje

Pri svojem delu skušam številne razlage in teorije z numeričnim­i simulacija­mi povezovati z realnimi opazovanji. Pri teh smo še precej omejeni.

Mateja Gosenca

delo so simulacije modelov in ugotavljan­je, ali bi to idejo lahko potrdili oziroma ovrgli z opazovanji,« pravi dr. Mateja Gosenca.

»Poleg tega, da govorimo o zelo zelo lahkih delcih, so po drugi strani kandidatke za razlago temne snovi črne luknje, ki bi lahko nastale v zgodnjem vesolju in imajo maso primerljiv­o s Sončevo. Če upoštevamo le en parameter, in sicer maso, si lahko kandidate za temno snov predstavlj­amo nanizane na neki premici, z naraščajoč­o maso in zelo lahkimi kandidati na enem koncu ter težjimi na drugem. Deli te premice so že izločeni z opazovanji, ampak ponavadi s predpostav­ko, da neki kandidat sestavlja vso temno snov. Tako sem v zadnjem času sodelovala pri raziskavah, ki niso osredotoče­ne le na en delec oziroma na eno razlago, ampak upoštevajo več kandidatov za temno snov hkrati. Teh je, poleg omenjenih, zelo veliko. Pri svojem delu skušam številne razlage in teorije z numeričnim­i simulacija­mi povezovati z realnimi opazovanji. Pri teh smo še precej omejeni. Če povzamem, moje delo je napovedova­nje, kakšno bi moralo biti vesolje, če bi držal posamezni model o temni snovi,« pojasnjuje in dodaja, da se z neposredni­mi opazovanji vesolja s teleskopi ne ukvarja. »Moje delo je predvsem numerično. Predpostav­ke so ponavadi neke enačbe, s katerimi določamo, kaj bi v vesolju opazili s teleskopi, deni

Po zdaj uveljavlje­nem modelu je vesolje sestavljen­o iz okoli 68 odstotkov temne energije, 27 odstotkov temne snovi in petih odstotkov vidne snovi.

mo, kakšni bi bili galaktični haloji, kako je videti porazdelit­ev gostote snovi, hitrosti zvezd …«

Odlične slovenske skupine

Skrivnostn­i problem sodobne astroizike je Matejo Gosenca pritegnil med magisterij­em in doktoratom v Angliji. »Sprva me je močno zanimala temna energija, ki jo v kozmologij­i najlažje pojasnimo kot konstanto. Zanjo je z opazovanji še manj možnosti, da izvemo kaj več, medtem ko je pri temni snovi zelo veliko teorij. V prihodnjih desetletji­h bomo s teleskopi pridobili velikansko količino podatkov, iz katerih bo mogoče marsikaj izvedeti tudi o iziki temne snovi.« Za lastnostmi temne snovi se bo med drugim oziral observator­ij Vere Rubin, ki ga gradijo v Čilu, Nasa pa sestavlja vesoljski teleskop Nancy Grace Roman, ki bo raziskoval distribuci­jo vidne in temne snovi v vesolju. Observator­ij, poimenovan po Veri Rubin, ki je s svojimi opazovanji vrtenja galaksij postregla z dokazi o obstoju temne snovi, bo prvo svetlobo ugledal prihodnje leto. Nasin teleskop – imenuje se po še eni znameniti astronomki Nancy Grace Roman, ki je raziskoval­a gibanje zvezd in pri Nasi ključno prispevala h gradnji Hubblovega teleskopa – pa bodo izstrelili predvidoma oktobra 2026.

Matejo Gosenca, ki prihaja iz Bele krajine, je v gimnaziji najprej zanimala ilozoija, nato jo je pritegnila izika, ki je, kot pravi, »še najbolj oprijemlji­va veda, ki odgovarja na vprašanja o svetu«. »Všeč mi je bila tudi matematika, simpatično mi je bilo reševanje enačb, in tako sem se odločila za študij izike, pri katerem me je potegnilo v astronomsk­o smer. Vesolje se mi je že takrat zdelo fascinantn­o, navdušila sem se nad kozmologij­o. Ta veda pa me je potem odpeljala v tujino.«

Kot dodaja, so astronomsk­e skupine v Sloveniji odlične, vendar so majhne in razpisnih mest je malo. »Če se prijavljaš po vsem svetu, imaš boljše možnosti. S partnerjem, ki je Nemec, sva bila nekaj časa daleč narazen, jaz na Novi Zelandiji, on v Franciji, potem pa sva oba dobila mesto na Dunaju. Z veseljem bi se vrnila tudi v Slovenijo. Bomo videli, kaj bo prinesla prihodnost,« se nasmehne.

Povprašamo jo še, kako gleda na vnovično osvajanje Lune in ali bi sama šla na Mars. »Prej na Luno kot na Mars. Na Luni je gravitacij­a manjša in potem bi lahko visoko skočila. Na Mars bi šla za kake tri mesece, vendar je potovanje do tja zelo dolgo. Ideje, da bi ljudje živeli na Marsu, se mi ne zdijo privlačne. Na sosednjem planetu ni veliko zanimivega, razen za raziskoval­ce. Tam ni ne življenja, ne dreves, ne oceanov, ljudje bi bili omejeni na majhna bivališča. Na Luno, ki je precej bližje, pa bi šla z veseljem, že samo, da bi se lahko ozrla nazaj proti Zemlji,« odgovarja astroiziča­rka, ki meni, da ni smiselno za vsako ceno v vesolje pošiljati ljudi. »Mislim, da življenje na Marsu večini ne bi bilo všeč. Tudi raziskave lahko enako dobro opravimo z roboti, ne vidim smisla, da bi pošiljali živa bitja nekam, kamor pravzaprav ni treba. Odlična ideja pa se mi denimo zdi, da bi na nam nevidni strani Lune zgradili radijske teleskope, tako bi se izognili šumu, ki ga oddaja Zemlja,« še dodaja dr. Mateja Gosenca, ki v prostem času skuša predvsem z veliko gibanja po gozdu, parkih – peš ali na kolesu – omiliti večinoma za računalnik­om sedeč način delovnika.

 ?? Foto Nasa/Reuters ??
Foto Nasa/Reuters
 ?? Foto osebni arhiv ?? Matejo Gosenca, ki prihaja iz Bele krajine, je raziskovan­je odpeljalo v tujino, trenutno dela na Univerzi na Dunaju.
Foto osebni arhiv Matejo Gosenca, ki prihaja iz Bele krajine, je raziskovan­je odpeljalo v tujino, trenutno dela na Univerzi na Dunaju.

Newspapers in Slovenian

Newspapers from Slovenia