مادهای که دیده نمیشود و دستکم با فناوری فعلی قابل ثبت نیست، اما اخترشناسان میدانند که وجود دارد، زیرا اثر گرانشی آن قابل مشاهده است. این ماده نامرئی حدود ۸۵ درصد جرم جهان را تشکیل میدهد. بهترین توضیح فعلی دانشمندان برای این موضوع، «ماده تاریک» است؛ نوعی فرضی از ماده که نور را جذب، منتشر یا بازتاب نمیدهد.
در نظر گرفتن ماده تاریک باعث میشود بسیاری از پدیدههای توضیحدادهنشده کیهانشناسی قابل درک شوند و به همین دلیل بیشتر اخترشناسان وجود آن را میپذیرند. به همین ترتیب، بسیاری از مراکز علمی بزرگ در جهان منابع خود را صرف آزمایشهای پیشرفته و دقیق برای شناسایی ماده تاریک کردهاند.
با این حال، هنوز هیچ مدرک قطعی و غیرقابلانکاری برای وجود ماده تاریک پیدا نشده است. البته شواهد غیرمستقیم و نظری تا حد زیادی از این فرضیه حمایت میکنند، اما در فیزیک همیشه این احتمال وجود دارد که این برداشت کاملاً نادرست باشد و واقعیت جهان به شکل دیگری عمل کند.
در همین چارچوب، در گزارشی از کارشناسان خواسته شده به این پرسش فکر کنند که اگر ماده تاریک اصلاً وجود نداشته باشد چه میشود. چه چیزی باعث شده دانشمندان تا این حد به درستی این فرضیه مطمئن باشند؟ حتی اگر درست باشد، آیا ممکن است شناسایی آن برای انسان از نظر فیزیکی غیرممکن باشد؟ در نهایت، چه گزینههای جایگزینی—even اگر حاشیهای باشند—برای توضیح جرم گمشده جهان وجود دارد؟
رد کردن وجود ماده تاریک کار بسیار دشواری است. یکی از دلایل این موضوع این است که اطلاعات بسیار کمی درباره آن وجود دارد و مدلهای مختلف، دامنه بسیار گستردهای از جرم را در بر میگیرند. هرچند آزمایشهای گوناگون توانستهاند بخشی از این محدوده را کنار بگذارند، اما هنوز فضای بزرگی از گزینهها بررسی نشده باقی مانده است. از دید اخترفیزیک، وجود نوعی ماده با رفتار مشابه ماده تاریک همچنان سادهترین توضیح برای مشاهدات فعلی است.
اگر ماده تاریک واقعاً وجود نداشته باشد، لازم است تغییرات بسیار پیچیدهتری در قوانین فیزیک در نظر گرفته شود تا بتوان همه مشاهدات را توضیح داد. بر اساس مدلهای مطرح، انتظار میرود ماده تاریک حتی در مقیاسهایی کوچکتر از کهکشانها نیز تجمع پیدا کند و ساختارهای نامرئی درون کهکشانها ایجاد کند. این ساختارها را میتوان از طریق اثرات گرانشی مانند همگرایی گرانشی یا تأثیرشان بر جریانهای باریک ستارهای که به دور کهکشان راه شیری حرکت میکنند، شناسایی کرد. کشف این ساختارهای پنهان در آینده میتواند تأیید دیگری برای وجود ماده تاریک باشد که مستقل از ماده قابل مشاهده عمل میکند.
اگر ماده تاریک وجود نداشته باشد، مشاهداتی که باعث شدند اخترفیزیکدانان به وجود آن برسند از بین نمیروند. بنابراین باید توضیح دیگری برای این مشاهدات پیدا شود. در حال حاضر محتملترین توضیح جایگزین این است که درک ما از قانون گرانش نادرست یا ناقص است. بهطور کلی این فرضیه میتواند جالبتر باشد، زیرا ممکن است به درک گرانش کوانتومی کمک کند و حتی بتواند توضیحی برای انرژی تاریک نیز ارائه دهد.
