Gdy myślimy o kosmosie, przed oczami mamy zazwyczaj czarną, aksamitną pustkę, w której tu i ówdzie dryfują kolorowe kule – planety, gwiazdy czy galaktyki. To jednak obraz bardzo mylący. W rzeczywistości to, co nazywamy pustką, jest wypełnione po brzegi energią, cząstkami i tajemniczą materią, której nie widać gołym okiem. Gdybyśmy usunęli z Wszechświata wszystkie planety i gwiazdy, wcale nie zostałoby w nim „nic”. Zostałoby prawie wszystko.
Według najdokładniejszych danych z misji satelity Planck, to, co znamy – czyli atomy budujące nas, Ziemię i słońce – stanowi zaledwie 4,9 procent składu Wszechświata. Reszta to niewidzialni gracze, którzy decydują o tym, jak ten wielki teatr w ogóle działa.
## Niewidzialne rusztowanie i kosmiczny ekspandor
Największą część Wszechświata, bo aż 68,3 procent, zajmuje ciemna energia. Nie jest ona materią w tradycyjnym sensie, lecz raczej właściwością samej przestrzeni. Działa trochę jak antygrawitacja – zamiast przyciągać rzeczy do siebie, rozpycha przestrzeń od środka, sprawiając, że galaktyki oddalają się od nas coraz szybciej. Wyobraź sobie nadmuchiwany balon, na którym narysowano kropki. Ciemna energia to powietrze, które wpompowujesz do środka – sprawia, że gumowa powierzchnia (przestrzeń) się rozciąga.
Kolejne 26,8 procent to ciemna materia. Choć nie emituje światła i nie możemy jej dotknąć, wiemy, że tam jest, bo jej grawitacja trzyma galaktyki w ryzach. Bez niej gwiazdy wylatywałyby z galaktyk jak pasażerowie z karuzeli, która kręci się zbyt szybko. To swego rodzaju niewidzialny klej, który nadaje strukturę wszystkiemu, co widzimy.
## Przestrzeń pełna „kurzu” i gazu
Nawet jeśli zajrzymy w miejsca, gdzie nie ma ciemnej materii, przestrzeń między gwiazdami wcale nie jest pusta. Wypełnia ją ośrodek międzygwiazdowy – rzadka mgiełka gazu (głównie wodoru i helu) oraz pyłu.
Może się wydawać, że to niewiele, ale w skali całej galaktyki masa tego „kurzu” jest ogromna. W jednym centymetrze sześciennym takiej przestrzeni znajdziemy średnio tylko jeden atom. Dla porównania, w centymetrze sześciennym powietrza, którym oddychasz na Ziemi, jest ich około 30 miliardów miliardów. To ekstremalnie rzadka substancja, ale to właśnie z niej, pod wpływem grawitacji, rodzą się nowe gwiazdy.
## Ocean promieniowania i miliardy neutrin
Wszechświat jest też dosłownie skąpany w świetle, którego nie widzimy. Kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła to echo Wielkiego Wybuchu, które wypełnia każdy zakamarek nieba. Ma ono temperaturę około 2,7 stopnia powyżej zera absolutnego i jest najstarszym obrazem kosmosu, jaki posiadamy.
Dodatkowo przez każdą sekundę przez Twoje ciało przelatują biliony neutrin – maleńkich, niemal pozbawionych masy cząstek. W każdym centymetrze sześciennym Wszechświata znajduje się ich około 340. Pochodzą ze Słońca, z wybuchów gwiazd i z samych początków istnienia świata. Są tak nieuchwytne, że mogłyby przelecieć przez blok ołowiu o grubości roku świetlnego bez żadnego zderzenia.
## Dlaczego próżnia wcale nie jest pusta?
Nawet gdybyśmy odpompowali absolutnie każdą cząstkę i wygasili każde promieniowanie, to, co zostanie – próżnia kwantowa – wciąż nie byłaby pusta. Fizyka kwantowa mówi nam, że przestrzeń to nie jest brak czegokolwiek, ale dynamiczne pole.
Zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga, energia w małych punktach przestrzeni ciągle drga. Na ułamki sekund pojawiają się tam pary „wirtualnych” cząstek i antycząstek, które niemal natychmiast się unicestwiają. To trochę jak piana na wierzchu wzburzonego morza – bąbelki pojawiają się i znikają tak szybko, że ich nie zauważamy, ale to one tworzą strukturę powierzchni. Przestrzeń sama w sobie ma więc swoją wagę i energię, nawet jeśli wydaje się całkowicie przejrzysta i cicha.
