חומר אפל (אסטרונומיה)

בפיזיקה, חומר אפל (מכונה גם מסה אפלה, וליתר דיוק: גרביטציה אפלה) הוא השם שניתן לכך שלמעלה מ-85% מהגרביטציה ביקום אינה ניתנת להסבר על ידי קיומה של מסה מוכרת. סברה אחת היא שמדובר בחומר היפותטי שטרם התגלה, שאינו מגיב עם חלקיקי חומר אחרים - כולל חלקיקים של עצמו. תאוריות אחרות, כמו דינמיקה ניוטונית מתוקנת או תיקונים בתורת היחסות הכללית, נותנות הסבר חלופי לאותן תופעות כבידתיות מבלי להניח את קיומו של חומר אפל. עם זאת, ייתכן שההסבר שונה מהרעיונות שהוצעו עד כה. החומר האפל קרוי כך, משום שבניגוד לחומר שבו יכולים לצפות, דהיינו כוכבים, ענני גז וחומר בין-כוכבי, החומר האפל הוא בלתי ניתן לצפייה ישירה. מכאן נובע שאם הוא אכן קיים, אזי הוא לא מקיים אינטראקציות אלקטרומגנטיות: הוא לא פולט ולא בולע קרינה הניתנת לצפייה ישירה, אחרת ניתן היה לזהותו באמצעות האינטראקציה שלו עם קרינה כזו. הוא גם אינו מגיב עם עצמו, אחרת היו קיימים ריכוזים שלו - למשל היו אמורים להתקיים גופים עשויים חומר אפל - אך לא התגלו ריכוזים שכאלה. הגרביטציה האפלה מפוזרת מאוד במרחב, וכל שמאפיין אותה הוא מעין "ענני" גרביטציה מסביב לגלקסיות וצבירי גלקסיות. על-פי חישובים המבוססים על תורת היחסות הכללית, על מנת להסביר את התופעות הכבידתיות שאינן מוסברות על ידי החומר הנראה צריך שהחומר האפל יתרום כ-26.8% מצפיפות החומר והאנרגיה היקומית (ויחד עם האנרגיה האפלה כ-95.1% ממנה). המסה והאנרגיה שאנו מסוגלים לראות או לזהות באמצעים הטכנולוגיים הקיימים מהווים כ-4.9% מהיקום. לא ידוע מהו ההרכב של החומר האפל, אך המועמדים העיקריים עבור הרכבו הם חלקיקי Wimps, גופי הילה קומפקטיים מסיביים , אקסיונים וחלקיקי מראה. שאלות מהותה של הגרביטציה האפלה ושאלת קיומו של חומר אפל שגורם לה הן מהבעיות הבלתי פתורות המשמעותיות ביותר באסטרופיזיקה של ימינו.