Šaltoji tamsioji medžiaga

Šaltoji tamsioji medžiaga yra Didžiojo sprogimo teorijos papildymas, besiremiantis prielaida, jog didžioji dalis visatoje egzistuojančios materijos yra sudaryta iš medžiagų, kurių neįmanoma aptikti elektromagnetinės spinduliuotės būdu (todėl ši medžiaga vadinama „tamsiąja“) ir kurios sudedamosios dalelės juda lėtai (todėl ši medžiaga vadinama „šaltąja“). Žr. Tamsioji medžiaga. 

Tamsiosios medžiagos sudėtis nežinoma, tačiau manoma, kad ji gali susidėti iš masyvių neutrinų, WIMP (silpnai sąveikaujančių masyvių dalelių), aksionų, šaltųjų nykštukių, planetoidų arba nešviečiančių dujų.

Nuo 2006 metų dauguma kosmoso tyrinėtojų mokslininkų teikia pirmenybę šaltosios tamsiosios medžiagos teorijai, išskiriant ją iš kitų aiškinimo būdų. Ši teorija padeda pagrįsti modelį, kaip visata plėtėsi nuo beveik vienalytės jos stadijos ankstyvaisiais visatos formavimosi laikais, iki gigantiškos galaktikų ir jų santelkų įvairovės dabartinėje milžiniškų atstumų visatos struktūroje.

Ši teorija pirmą kartą buvo paskelbta 1984 metais. TAI padarė fizikai :en:Joel Primack, :en:George R. Blumenthal ir :en:Sandra Faber.

Šaltosios tamsiosios medžiagos teorijoje visatos struktūra auga hierarchiškai, nes maži jos sudedamieji objektai suyra pirmiausia ir jungiasi į tęstinę hierarchinę sistemą formuodami vis masyvesnius objektus. Ankstesnėje karštosios tamsiosios materijos paradigmoje, kuri buvo populiari aštuntojo dešimtmečio pradžioje, buvo teigiama, jog visatos struktūra nėra hierarchiška (kylanti iš apačios į viršų), bet veikiau ji yra fragmentuota (besileidžianti iš viršaus į apačią). 

Pagal šią teoriją pirmi susiformuoja milžiniški kosminių objektų telkiniai (superspiečiai), kurie veliau skaidosi į mažesnes dalis, tokias kaip ir mūsų, Paukščių tako galaktika. Vis dėlto šią teoriją grindžiantys teiginiai prieštarauja išsiplėtusios visatos stebėjimams, kai tuo metu šaltosios tamsiosios medžiagos teorija jų yra patvirtinama.

Tačiau atsirado du neatitikimai tarp šaltosios tamsiosios medžiagos teorijos postulatų ir galaktikų spiečių stebėjimų, kurie potencialiai sukuria krizinę situaciją vertinant minėtos teorijos patikimumą:
 
 Ypatingojo aureolės taško problema, kurios esmę sudaro šaltosios tamsiosios medžiagos teorijos išvada, jog aureolių (halos) sukimosi lankai, turi būti daug stipriau išreikšti, nei matosi dabar tyrinėjant galaktikas.

 Trūkstamų palydovų problema. Remiantis šaltosios tamsiosios medžiagos teorija, turi egzistuoti daugybė nykštukinių galaktikų, kurių masė sudaro tūkstantąją Paukščių tako galaktikos dalį. Tačiau to nėra pastebėta.

Abi šios problemos turi keletą jų sprendimo variantų, vieni jų yra daugiau žadantys nei kiti. Tačiau vis dar lieka neaišku, kokio dydžio įtaką šios problemos turi šaltosios tamsiosios medžiagos teorijai: ar jos daro teoriją nepakankamą, ar tiesiog yra menkas ir išsprendžiamas nesusipratimas mokslininkų tyrinėjančių kosmosą bendruomenėje. 

Šaltosios tamsiosios medžiagos teorija nepateikia atsakymo į klausimą, kas būtent yra šaltosios tamsiosios medžiagos dalelės, ir iš to kylą vienas didelis šios teorijos trūkumas, jog visiškai neaišku iš ko susideda ši medžiaga. 

Galimi  trijų kategorijų atsakymai:

 Silpnai vienas kitą veikiančių masyviųjų dalelių teorijos šalininkai teigia, jog tamsiosios medžiagos elementai yra atskiros iki šios nežinomo tipo sunkiosios dalelės. Deja, bent kol kas nėra žinoma dalelė, kuri atitiktų reikiamus šiai teorijai patvirtinti parametrus. Šių dalelių ieškojimas vyksta naudojant itin jautrius detektorius bei delelių greitintuvus.

 Aksijonų dalelės teorijos šalininkai. Tai pirmoji pagrindinė teorija aiškinanti tamsiosios medžiagos sandarą. Jie, skirtingai nuo kitų, teigia šaltąją tamsiąją medžiagą esant sudarytą ir labai mažos masės dalelių. Ir ši teorija iki pat šiandienos leidžia spręsti kitas teorinės fizikos problemas (Strong CP problem in QCD).

Masyvių kompaktinių aureolių objektų teorija. Ji teigia, jog tamsioji medžiaga susideda iš kondensuotų objektų, tokių kaip juodosios skylės, neutroninės žvaigždės, baltosios nykštukės, itin blankios žvaigždės arba šviesos neskleidžiantys objektai, tokie kaip planetos. Ši teorija yra tikrinama tiriant egzistuojančius gravitacinius lęšius ir siekiant pastebėti jų įtaką objektams esantiems pamatinėse galaktikose.

Nuorodos 
August 21, 2006 - Dark Matter Observed

Eksperimentai

CDMS  
COUPP 
CRESST 
DAMA  
DEAP  
DRIFT  
EDELWEISS  
HDMS  
PICASSO 
WARP  
XENON 
ZEPLIN 
MAGIC telescopes 

Kosmologija
Fizika