Na pytanie odpowiada dr hab. Adam Rutkowski, prof. UG:
1. Krzywe rotacyjne galaktyk
Obserwacje pokazują, że gwiazdy w galaktykach obracają się z prędkościami, które nie są zgodne z ilością widocznej materii, którą można tam zaobserwować. Według prawa grawitacji Newtona, prędkości te powinny spadać w miarę oddalania się od centrum galaktyki, gdzie znajduje się większość jej masy. Jednakże gwiazdy w zewnętrznych rejonach galaktyk obracają się szybciej niż można by tego oczekiwać, sugerując obecność dodatkowej, niewidocznej masy, którą nazwano ciemną materią.
2. Soczewkowanie grawitacyjne
Ciemna materia może zakrzywiać światło odległych gwiazd i galaktyk, co jest zjawiskiem znanym jako soczewkowanie grawitacyjne. Obserwacje takiego zakrzywienia światła w miejscach, gdzie nie widać wystarczającej ilości zwykłej materii do spowodowania takiego efektu, wskazują na obecność ciemnej materii.
3. Formowanie struktur
Teorie formowania struktur we Wszechświecie pokazują, że bez dodatkowego „cementu” grawitacyjnego, którym jest ciemna materia, niemożliwe byłoby wytworzenie struktur takich jak galaktyki i gromady galaktyk w obserwowanych obecnie ilościach i rozkładach.
4. Mikrofalowe promieniowanie tła (CMB)
Precyzyjne pomiary kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła (CMB) wskazują na fluktuacje w gęstości, które są zgodne z wcześniejszymi wpływami ciemnej materii na strukturę Wszechświata. Ciemna materia wpłynęła na wzrost pierwotnych zaburzeń, które później dały początek galaktykom.
Podsumowanie
Ciemna materia pozostaje jednym z największych zagadek współczesnej kosmologii. Choć nie możemy jej bezpośrednio zaobserwować, jej grawitacyjne efekty są widoczne na wielu skalach kosmicznych, od ruchów gwiazd w galaktykach po strukturę i ewolucję Wszechświata jako całości. Badania nad ciemną materią są kluczowe dla zrozumienia fundamentalnych właściwości naszego Wszechświata.
dr hab. Adam Rutkowski, prof. UG
