מחקר על התנועות בגלקסיות שביל החלב מציג בפנינו את אחת התעלומות העמוקות ביותר באסטרופיזיקה. רוב המסה של גלקסיית שביל החלב נמצאת בהילה עצומה מעבר לקצה הנראה של הדיסקת הגלקסיה. מאז 1970, אסטרונומים יודעים כי כוכבים וגז הם רק קצה הקרחון של מסת הגלקסיה. החומר הנוסף שמניע את תנועת הכוכבים וענני הגז בשביל החלב אינו מאיר, או אפילו בולע אור. הוא אינו פולט קרינה בכל תחומי הספקטרום האלקטרומגנטי. השפעת החומר הנעלם מתגלה רק בכוח הכבידה שהוא מפעיל. חומר מרתק זה נקרא חומר אפל.
באדיבות וויקיפדיה
איך נוכל להיות בטוחים שהחומר האפל אינו אלא חומר רגיל שקשה מאוד לראותו? בזה אחר זה, אסטרונומים פסלו את האפשרויות שונות. אולי החומר האפל מורכב מאטומי גז קרים מאוד הרחק מהמרכז הגלקטי? אנחנו יכולים לשלול את ההשערה הזאת, כי גז קר יפלוט קרינה תרמית בתחום הרדיו, שאיננו רואים אך יודעים לקלוט ולמדוד. אולי ההילה הכהה מלאה בחלקיקי אבק זעירים? השערה זו נשללת כי אבק היה פולט קרינה בהשפעת אור כוכבים ובאורכי גל ארוכים יותר מקרינת הכוכבים, אך ההילה הגלקטית אינה שטופה בקרינה אינפרה אדומה. המדענים אף הציעו פתרון אקזוטי – אולי מספר גדול של חורים שחורים מהווים את החומר האפל. הצעה זו היא בלתי סבירה, וכבר נשללה במידה רבה, באמצעות חיפושים עבור אובייקטים אלה באמצעות חיפוש אחרי עדשות כבידה. אפילו הועלתה הצעה שהחומר האפל עשוי גופים קטנים וקרים מכדי שהיתוך מימן יתרחש בליבותיהם – החל ננסים חומים עד גופים בגודל פלנטה – אבל קיומם של גופים אלה נשלל בשל כישלון לצפות בהם באמצעות אפקט חלש של עדשות כבידה.
עד כה, אסטרונומים פסלו מספר אפשרויות, אבל הם לא זיהו את החומר האפל ישירות. הם אינם אומרים איזה חומר אפל קיים. אנחנו יכולים לשלול את קיומו של חומר רגיל בתצורות שונות, החל באטומים וחלקיקי אבק זעירים המשך בגופים תת כוכבים וגמור בשרידי כוכבים מסיביים. מה שנשאר, ומה שאושש על ידי תצפיות בקני מידה גדולים ביותר, הוא קיומו של חומר לא בריוני – המורכב מחלקיקים בסיסיים זעירים הדומים לנייטרינו – שאינו מקיים אינטראקציה עם אור, ויש לו שטח חתך זעיר ביותר. במילים אחרות, החומר האפל אינו מאיר והוא אינו מפעיל כל כוח מלבד כוח הכבידה. כיום, פיזיקאים מחפשים את החלקיקים הללו באמצעות מספר טכניקות, כולל יצירה שלהם במאיצי חלקיקים, ומנסים לזהות אותם על ידי אינטראקציות בגלאים תת קרקעיים.
Author: Chris Impey