نکات زیادی در مورد چرخش کهکشانهای مارپیچی وجود دارد که هنوز درباره آنها اطلاعاتی در دسترس نیست. به خاطر همین موضوع، نظریههایی راجب مادههای تاریک در دهههای اخیر محبوبیت خاصی پیدا کرده است.
بررسی قانون سوم کپلر
برای درک بهتر این قضیه، لازم است درمورد قانون سوم کپلر که ارتباط بین فاصله جسم در حال گردش و سرعت آن را شرح میدهد، اطلاعاتی را داشته باشید. او فهمید که یک سیاره هرچه به ستاره خود نزدیکتر شود با سرعت بیشتری به دور آن میچرخد و هر قدر دورتر، شتاب آن کاهش پیدا میکند. این مقررات برای منظومه شمسی صحت دارند اما زمانی که به اندازه یک کیهان مارپیچی نگاه میکنید، این گمانها به کلی از بین میروند.
این موضوع جالب است که هر قدر از مرکز کیهان مارپیچی دورتر شوید، سرعت گردش به جای اینکه کاهش یابد، ثابت یا حتی افزایش پیدا میکند. این حرکت با قوانین کپلر در تضاد است و این معنا را میدهد که بازوهای کهکشانها باید از هم متلاشی و در فضا پراکنده گردند اما این اتفاق نمیافتد.
ماهیت ماده تاریک در فضا
از این بررسیها، محققان این نتیجه را گرفتهاند که جرم بیشتری در کیهانهای مارپیچی وجود دارد که ما نمیتوانیم آنها را به طور مستقیم مشاهده کنیم. این توده اضافی ممکن است ماده تاریک باشد که پیرامون کهکشان را محاصره کرده و سرعت چرخش را در نواحی بیرونی حفظ میکند. این کشف، توده ناشناخته را عنصری کلیدی برای شرح رفتار غیرمنتظره ناحیههای ستارهای میداند.
با وجود اینکه جرمی قابل مشاهده در فضا وجود ندارد اما مفهومی به نام ماده تاریک نمایان شد. که این توده، حجمی نامحسوس را پیرامون کیهانها متمرکز کرده و به حفظ شکل آنها کمک میکند. همچنین این ترکیب ناشناخته نوعی ذره زیراتمی بوده که هنوز کشف نشدهاند.
ذره زیراتمی با جرم و گرانش در تعامل است اما با نور ارتباطی ندارد که همین موضوع باعث شده پنهان باشد. طبق یک سری از تخمینها، ماده تاریک تقریبا ۲۷% از کل انرژی و جرم دنیا را تشکیل میدهد.