Ciemna materia i ciemna energia: co stanowi 95% wszechświata

Według NASA, wszechświat składa się z trzech składników: normalnej widocznej materii około 5%, ciemnej materii około 27% i ciemnej energii około 68%. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) określa połączony udział ciemnej materii i ciemnej energii na 95% wszechświata, przy czym zwykła materia — atomy, które tworzą gwiazdy, planety i wszystko, co można zmierzyć światłem — wypełnia pozostałą część.

Co to jest ciemna materia?

Ciemna materia to forma materii, która ma masę i grawitację, ale nie emituje, nie pochłania ani nie odbija światła, według NASA. Ponieważ nie można jej zobaczyć bezpośrednio, naukowcy wnioskują o jej istnieniu na podstawie jej efektów grawitacyjnych na materię widzialną. NASA opisuje ją jako substancję, która uniemożliwia galaktykom rozpadnięcie się.

Pomysł pochodzi z 1933 roku, kiedy szwajcarski astronom Fritz Zwicky odkrył, że galaktyki w Gromadzie Komae poruszały się zbyt szybko, aby mogły być utrzymane razem wyłącznie ich widoczną masą, zgodnie z informacją NASA. W latach 70. astronom Vera Rubin wzmocnił ten argument, pokazując, że gwiazdy na zewnętrznych brzegach galaktyk spiralnych krążą z prędkościami, które nie mogą być wyjaśnione grawitacją widzialnej materii.

ESA zauważa, że niewidoczna masa typowej galaktyki jest około dziesięć razy większa niż masa gwiazd, które astronomowie faktycznie mogą obserwować. Jednym z najwyraźniejszych dowodów jest Gromada Puli, gdzie obserwacje NASA z 2006 roku wykazały, że rozkład masy wykryty poprzez soczewkowanie grawitacyjne — zginanie światła przez grawitację — nie pokrywał się z gorącym gazem widocznym w promieniach rentgenowskich, wskazując na niewidzialny składnik masy.

Co to jest ciemna energia?

Ciemna energia to termin NASA na określenie tajemniczej siły, która wydaje się przyspieszać ekspansję wszechświata, oddzielając galaktyki od siebie w szybszym tempie. ESA mówi, że przyspieszająca ekspansja była zaskakującym odkryciem w latach 90., a jej przyczyna pozostaje nieznana: może to być stała właściwość pustej przestrzeni, siła zmieniająca się w czasie, lub oznaka, że obecne teorie grawitacji wymagają rewizji.

ESA cytuje szacunki z misji Planck pokazujące, że ciemna energia stanowi około 68% całkowitej zawartości materii-energii wszechświata — liczba spójna z szerszym podziałem NASA wynoszącym około 68% ciemnej energii, 27% ciemnej materii i 5% zwykłej materii.

Dlaczego jest to badane właśnie teraz

W kwietniu 2026 roku Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ogłosił, że ukończył swoją pierwotnie planowaną pięcioletnią ankietę przed harmonogramem, mapując ponad 47 milionów galaktyk i kwazarów — przekraczając swój pierwotny cel 34 milionów — oraz 20 milionów gwiazd Drogi Mlecznej, tworząc to, co współpraca nazwała największą wysoko rozdzielczą trójwymiarową mapą wszechświata do tej pory, zgodnie z własnym ogłoszeniem DESI.

Analiza danych z pierwszych trzech lat DESI wykazała wskazówki, że ciemna energia może nie być stałą stałą kosmologiczną, ale zamiast tego mogłaby zmieniać swoją siłę w ciągu czasu kosmicznego, powiedział współpracownik. Pełne wyniki dotyczące ciemnej energii z kompletnego pięcioletniego zestawu danych DESI są spodziewane w 2027 roku, a badania będą kontynuować obserwacje do 2028 roku, rozszerzając zasięg nieba o około 20%.

Po stronie ciemnej materii naukowcy eksperymentu LUX-ZEPLIN (LZ) — detektora na ciekłym ksenonie obsługiwanego przez około 250 badaczy z 38 instytucji w Podziemnym Obiekcie Badawczym Sanford w Południowej Dakocie — zgłosili jedną niewyjaśnioną interakcję cząstek wykrytą 16 czerwca 2023 roku, zaprezentowaną w 2026 roku na konferencji TeV Particle Astrophysics w Japonii, jak doniosła Al Jazeera.

Naukowcy zaangażowani, w tym Rick Gaitskell, powiedzieli, że zespół nie chce wyprzedzać danych i musi jeszcze wyeliminować szum tła, zanim będzie traktować sygnał jako autentyczne wykrycie ciemnej materii, według tego samego raportu.

Jak naukowcy planują to zawęzić

Teleskop kosmiczny imienia Nancy Grace Roman NASA został zaprojektowany do badania ciemnej energii za pomocą trzech metod: śledzenia wzorów zwanych oscylacjami akustycznymi barionów pozostałych z wczesnego wszechświata, obserwacji tysięcy supernowych typu Ia w historii kosmicznej i pomiaru słabego soczewkowania grawitacyjnego w celu zmapowania rozkładu materii — w tym ciemnej materii — zgodnie z opisem misji NASA.

Misja Euclid ESA dąży do równoległy cel: mapowanie rozkładu galaktyk na przestrzeni ostatnich 10 miliardów lat na ponad jednej trzeciej nieba, mając na celu zmierzyć tempo ekspansji wszechświata z dokładnością lepszą niż 10% i przetestować ogólną teorię względności Einsteina w granicach 2% precyzji, zgodnie z ESA.