Ciemna Materia

Są to ciała bardzo masywne, określane mianem MACHO (od ang. Massive Compact Halo Objects), czyli masywne zwarte obiekty z halo wykrywane w obserwacjach na podstawie ich oddziaływania z czasoprzestrzenią (mikrosoczewkowanie grawitacyjne). Jest to gra słów, bowiem macho oznacza silnego faceta. Jednak założenie dużego udziału tych ciał w budowie Wszechświata implikowałoby zmianę poglądów na szybkość starzenia się gwiazd i co za tym idzie na wiek Wszechświata.
Polski astrofizyk Bohdan Paczyński zaproponował metodę, dzięki której można rejestrować takie obiekty: wykorzystanie tzw. mikrosoczewkowania grawitacyjnego. W efekcie tym, przewidzianym już przez Einsteina, światło odległej gwiazdy lub galaktyki odchyla się w polu grawitacyjnym ciemnego obiektu. Jeśli więc obiekt znajdzie się między nami i źródłem światła, zamiast zasłonięcia stwierdzimy rozjaśnienie, podobnie jak po przejściu przez soczewkę światło trafi do nas ze znacznie szerszego stożka, niż przy bezpośredniej obserwacji. Metoda Paczyńskiego doprowadziła istotnie do wykrycia wielu ciemnych obiektów w naszej Galaktyce. Jest ich jednak za mało nawet do wytłumaczenia zaburzeń obrotu. Musza więc istnieć jeszcze inne rodzaje ciemnej materii. Metodę mikrosoczewkowani polscy astronomowie stosują do znajdowania planet pozasłonecznych.

Jeśli nie MACHO, to może słabo oddziałujące masywne cząstki w skrócie WIMP-y (od ang. Weakly Interacting Massive Particles) są składnikami ciemnej materii. Jest to znów gra słów, bowiem po angielsku wimp znaczy mięczak lub słabeusz. Są to nieznane jeszcze cząstki elementarne nie wchodzące w skład normalnych atomów. Każda galaktyka zanurzona byłaby w wielkim obłoku takich cząstek. Być może też WIMP-y zbudowały obok nas cały alternatywny Świat z własnymi planetami i gwiazdami? Niewiele o nich wiadomo, poza tym, że jak wskazuje ich nawa, słabo oddziaływają ze znaną materią. To zresztą jest oczywiste, bo gdyby silnie oddziaływały, to już dawno by je odkryto.
Niedawno wydawało się, że to neutrina są właśnie poszukiwaną ciemną materią. Są to bardzo słabo oddziaływujące cząstki i w każdej sekundzie każdy centymetr kwadratowy naszego ciała przeszywają bez śladu ich miliony, co więcej przechodzą bez przeszkód całą kulę ziemską. Ale w ostatnich latach zmierzono ich masę i okazało się, że ważą setki tysięcy razy mniej niż elektrony (najlżejsze ze znanych cząstek) oraz są zbyt szybkie. Stwierdzono, że ciemna materia ma tendencję do skupiania się jak materia zwykła. Tymczasem neutrina są zbyt "gorące", czyli przemierzają przestrzeń kosmiczną z prędkością podświetlną i w żaden sposób nie można ich zmusić do zgromadzenia się razem w jednym miejscu. Skupiska mogą tworzyć jedynie cząstki powolne i ciężkie, czyli "zimne".
Większe nadzieje można wiązać z dwoma typami cząstek postulowanych przez teorię supersymetrii lub superstrun, których dotąd nie odkryto: tzw. partnerami supersymetrycznymi znanych cząstek oraz tzw. cząstkami zwierciadlanego świata. Te ostatnie miałyby oddziaływać ze zwykłą materią tylko grawitacyjnie, byłyby więc naprawdę doskonale ciemną materią.