Hittills har forskare inte kunnat på ett entydigt sätt bevisa förekomsten av "mörk materia", som förmodligen består av de flesta av vårt universum.
Den "mörka materien" som omger galaxer i hela universum är osynlig eftersom den inte reflekterar ljus. Dess närvaro kan bara märkas av den gravitationella effekten den har på planeter och stjärnor.
Trots ett experiment på 2 miljarder dollar som genomfördes på den internationella rymdstationen och visar tecken på förekomsten av "mörk materia", har det aldrig observerats direkt.
Hål i himlen
Den första indikationen på att något var fel med att beräkna universumets massa dök upp i mitten av 30-talet av XX-talet. Den schweiziska astronomen Fritz Zwicky mätte hastigheten med vilken galaxer i Coma-klustret (och detta är en av de största kluster som vi känner, den innehåller tusentals galaxer) som kretsar kring ett gemensamt centrum.
Resultatet var avskräckande: galaxernas hastigheter visade sig vara mycket högre än man skulle förvänta sig baserat på den observerade totala massan i klustret. Detta innebar att den verkliga massan i Coma Cluster var mycket större än den synliga massan. Men den huvudsakliga mängden materia som finns i denna region av universum, av någon anledning, förblir osynlig och otillgänglig för direkt observation, och manifesterar sig bara gravitativt, det vill säga endast som massa.
40 år efter Zwickys arbete, på 70-talet, studerade den amerikanska astronomen Vera Rubin rotationshastigheten runt det galaktiska centrummaterialet som ligger vid periferin av galaxer. Mätningar har visat att för många galaxer förblir denna hastighet nästan konstant på ett mycket betydande avstånd från centrum.
Kampanjvideo:
Dessa resultat kan tolkas på bara ett sätt: materialets täthet i sådana galaxer minskar inte när man rör sig från centrum, utan förblir nästan oförändrad. Eftersom densiteten för synligt material (som finns i stjärnor och interstellär gas) snabbt faller mot galaxens periferi, måste den saknade densiteten tillhandahållas av något som vi av någon anledning inte kan se.
Galaktisk paradox
För en kvantitativ förklaring av de observerade beroenden av rotationshastigheten på avståndet till centrum av galaxer krävs att detta osynliga "något" är ungefär tio gånger större än det vanliga synliga materialet. Detta "något" kallades "mörk materia" och är fortfarande det mest spännande mysteriet inom astrofysik.
Ett annat viktigt bevis på förekomsten av "mörk materia" i vår värld kommer från beräkningar som simulerar bildandet av galaxer, som började ungefär 300 tusen år efter början av Big Bang. Materia borde helt enkelt inte ha samlats i galaxer, som vi dock iakttar i modern tid. Detta problem kallades den galaktiska paradoxen, och det betraktades under lång tid som ett allvarligt argument mot Big Bang-teorin.
Men om vi antar att partiklarna av vanligt ämne i det tidiga universum blandades med partiklar av osynlig "mörk materia", faller allt i beräkningarna på plats.
Det visar sig att den välkända och till synes studerade detaljerna i den synliga världen, som vi nyligen ansåg nästan förstått, endast är ett litet tillägg till något som universum faktiskt består av.
Spegelvärld
1995 märkte Hubble-teleskopet att en av stjärnorna i det stora magellanska molnet blossade ljusare. Denna glöd varade i mer än tre månader, men sedan kom stjärnan tillbaka till sitt naturliga tillstånd. Och sex år senare dök upp ett knappt lysande föremål bredvid stjärnan. Det var en kall dvärg som passerade 600 ljusår från stjärnan och skapade en gravitationslins som förstärker ljuset. Beräkningar har visat att massan för denna dvärg endast är 5-10% av solens massa.
Slutligen kopplar den allmänna relativitetsteorin otvetydigt ut utvidgningshastigheten för universum med den genomsnittliga densiteten för ämnet som finns i det. Om universumets täthet i verkligheten är exakt lika med den kritiska, kan detta inte vara ett tillfälligt sammanfall, utan är en följd av någon grundläggande egenskap i vår värld, som ännu inte måste förstås och förstås.
Men den nya teorin säger att "mörk materia" kan innehålla en "spegelvärld" som kan förändra vår förståelse av universum.
Planck Telescope samlade data om tider som följde Big Bang för 13,8 miljarder år sedan, vilket visar att någon mystisk materia utgör 26,8 procent av materien i universum - mer än tidigare trott.
Vanligt ämne - galaxer och planeter, som vi direkt kan observera, är bara cirka 4,9 procent. Och allt annat är ännu mer mystisk "mörk energi", som enligt forskare är ansvarig för universums expansion.
Ett nytt fenomen
I år meddelade ett internationellt forskargrupp att en kosmisk stråldetektor ombord på ISS har upptäckt det första tecknet på förekomsten av "mörk materia."
Dessa resultat kom när Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), som lanserades ut i rymden för två år sedan, upptäckte tecken på ett nytt fysiskt fenomen som hittills kan vara konstigt och okänt.
Forskarnas slutsatser är baserade på det observerade överskottet av positroner - positivt laddade subatomära partiklar. Den upptäckta sprängningen av positroner kan skapas genom att döda "mörk materia" - ett ämne så centralt i vårt universum att det bestämmer arrangemanget av stjärnor och planeter.
Den ultimata lösningen på mysteriet om utseendet på mystiskt ämne kan öppna upp helt nya studieområden för oss, inklusive möjligheten att det finns flera universum och andra dimensioner.
