Co to jest ciemna materia?
Ciemna materia jest tajemniczą formą materii, która wywiera działanie grawitacyjne na zwykłą materię, ale nie można jej zaobserwować w żaden inny sposób. Podczas gdy konwencjonalne chmury materii można wykryć poprzez ich aktywność gwiezdną, rozpraszanie światła, emisje radiowe i inne środki, chmury ciemnej materii są niewidoczne dla większości naszych instrumentów. Jednak stanowią one 90% - 99% materii we wszechświecie.
W latach 30. astronomowie Fritz Zwicky i Sinclair Smith przeprowadzili analizę prędkości galaktyk w dużych gromadach galaktycznych Panna i Koma. Odkryli, że wszystkie galaktyki poruszają się od dziesięciu do stu razy szybciej niż powinny, biorąc pod uwagę szacunki oparte na obserwowanej gęstości gwiazd. Coś niewidzialnego generowało dodatkową grawitację.
Chociaż początkowe obserwacje Zwicky i Smitha zdawały się dostarczać mocnych dowodów na ciemną materię, nie wszyscy kosmolodzy byli przekonani. Ponieważ gromady galaktyczne znajdowały się tak daleko, trudno było dokładnie zmierzyć niezależne prędkości każdej galaktyki w skali czasowej zaledwie dziesięcioleci. Silniejsze dowody pojawiły się w latach 70., kiedy naukowcy tacy jak Rubin, Freeman i Peebles zaczęli analizować krzywe rotacji galaktyk. Gwiazdy w galaktykach spiralnych, takie jak nasza, poruszały się szybciej wokół rdzenia galaktycznego, niż wskazywałaby na to ich obserwowalna masa.
W końcu odkryto, że wszystkie galaktyki zawierają aureole ciemnej materii, które rozciągają się daleko poza granice galaktyki wskazane przez teleskop. Mówi się, że te aureole składają się z MACHO (masywne astrofizyczne kompaktowe obiekty halo) i WIMP (słabo oddziałujące masywne cząstki). Teorie MACHO to głównie czarne dziury i brązowe karły (wypalone gwiazdy). Składają się z konwencjonalnej lub barionowej materii - znane nam atomy, tylko bardzo ściśnięte. Mówi się, że WIMP są niebarionowymi formami materii, słabo oddziałującymi cząsteczkami, które poruszają się z relatywistycznymi prędkościami. Najbardziej prawdopodobnymi kandydatami na WIMP są neutrino i jego kuzyni.