كم يوجد من المادة المعتمة ؟
إن الكوزمولوجيين (علماء الكون) يفضلون أن يعبّروا عن كمية المادة الكلية في الكون بدلالة حدّ يسمى أوميغا. و تُعرف أوميغا بأنها:
- أكبر من الواحد للكون المغلق، و هو الكون الذي يحوي من الكتلة ما هو كافٍ لأن ينهار في النهاية على ذاته.
- وأقل من الواحد للكون المفتوح، و هو الكون الذي يظل يتسع إلى الأبد.
- وتساوي الواحد للكون المسطح، و هو الكون المتزن بين الحالتين.
إن كمية المادة المرئية في كوننا تقدر بأوميغا = 0.05، و هو رقم صغير جدا. فالنظريون يعتقدون أن الكمية الكلية للمادة في الكون هي أوميغا = 1. و هذا يعني أن المادة المعتمة تشكل ما تبقى من الكون أي ما كميته أوميغا = 0.95، أي 95% من الكون هو مادة معتمة! و بواقعية أكثر، لا توجد أدلة كافية تدل على أن أوميغا (كمية المادة الكلية) قد تكون أكبر من 0.4 و هذا يجعل كمية المادة المعتمة في الكون هي أوميغا = 0.35.
و هذا يعني أن 88% على الأقل من كوننا هو لغز تام.
ماذا يمكن أن تكون المادة المعتمة؟
هناك تخمينات كثيرة حول ما يمكن أن يُشكـِّل المادة المعتمة.
مواد عادية
كواكب.
نعلم أن المادة المعتمة قد تكون مواد عادية كالكواكب، و طالما أن الكواكب التي تشبه الأرض لا تشكل كتلة تذكر، فربما أن كواكب تشبه المشتري هي ما يشكل المادة المعتمة.
و لكن هناك زوجين من المشاكل حول هذا السيناريو. الأول: أننا نفترض أن الكواكب توجد فقط حول النجوم، فإذا كانت القضية هكذا، فإن الكواكب الضخمة أيضا لا تعد إلا قزمة أمام النجوم القريبة منها، و بالتالي فإن تلك الكواكب قد تساهم بنسبة ضئيلة للغاية من خلال كتلتها، أي ما كميته هي أوميغا = 0.005 أو نحو ذلك . و هذا غير كافٍ أبدا كما هو واضح .
و يظهر مشكل أكبر من نظرية التخليق النووي الناشئ عن الانفجار العظيم BBN . إذ عند ولادة الكون، حين حدث الانفجار العظيم، كان الكون عبارة عن حساء حار للغاية من جميع أنواع الجسيمات. و مع نمو الكون و أخذه في التبرد، بدأت المواد الجسيمية العادية التي هي النيوترونات و البروتونات و الالكترونات في التبرد إلى الدرجة الكافية لتشكيل أنوية الأشياء التي نراها الآن في الكون، و بالدرجة الأولى الهيدروجين و الهيليوم.
لقد حقق مبدأ التخليق النووي الناشئ عن الانفجار العظيم BBN نجاحا باهرا للنظرية ككل. فهو لا يتنبأ فقط بأن الهيدروجين و الهيليوم هما بحق العنصران السائدان في الكون (و هو ما تم التحقق منه، فأصبح حقيقة مقبولة) ، بل يعطيهما النسب الصحيحة. و مع ذلك هناك أمر:
فقد ظهر أن كمية كل عنصر تم تكوينه تعتمد بشكل دقيق على كمية المواد العادية التي تشكل الذرات (و تسمى باريونات). و يتنبأ مبدأ BBN بكل النسب الصحيحة للكون الحالي و لكن فقط إذا كانت الكمية الأصلية للمواد الباريونية هي أوميغا = 0.1.
و نلاحظ أن كمية الباريونات أكبر من كمية المواد المرئية. لذا فتوجد مواد عادية معتمة، كالكواكب و النجوم المحترقة. إلا أنها لا يمكن أن تكون كافية لتفسر منحنيات الدوارن، و السرعات الحشدية.