Pimeä aine ja energia

Abstract

Pimeä aine ja pimeä energia kattavat yhdessä lähes 95 % maailmankaikkeudesta, mutta niiden luonne on yhä arvoitus. Vaikka niitä ei voi havaita suoraan, niiden olemassaolo on päätelty niiden vaikutuksista näkyvään aineeseen ja gravitaatioon. Kummankin luonteesta on olemassa lukuisia teorioita.

Pimeän aineen olemassaolo on päätelty galaksien pyörimisnopeuksien ja gravitaatiovaikutusten havainnoista. Viimeisimpien mittausten mukaan se kattaa 26,8 % maailmakaikkeuden massaenergiasta. Hallitseva paradigma on, että pimeä aine koostuu jostakin löytämättömästä alkeishiukkasesta, kuten esimerkiksi heikosti vuorovaikuttavista massiivista hiukkasista, jotka voivat muodostua esimerkiksi supersymmetrian kautta.

Pimeä energia on vielä suurempi arvoitus. Kosmisen taustasäteilyn ja supernovaräjähdyksien havainnot viittaavat siihen, että maailmankaikkeus laajenee kiihtyvästi, mikä viittaa pimeän energian olemassaoloon. Sen todellinen luonne ja alkuperä ovat vielä tuntemattomia, mutta uusimpien havaintojen perusteella maailmankaikkeuden massaenergiasta 68,3 % koostuu pimeästä energiasta. Pimeän energian ehdokkaista yksi on kosmologinen vakio.

Vaikka pimeä aine ja pimeä energia ovat vallitsevia teorioita, on myös muita ehdotuksia, jotka pyrkivät selittämään havaittuja ilmiöitä. Yksi vaihtoehto on modifioidut gravitaatioteoriat, jotka pyrkivät selittämään havaitut poikkeamat perinteisistä gravitaatioteorioista ilman pimeää ainetta ja energiaa.