Темная материя — главная загадка Вселенной

Темная материяЕще совсем недавно, а по космическим меркам так вообще мгновение назад, ученые были уверены, что знают о физической природе Вселенной многое. Представьте же себе шок научного сообщества, когда выяснилось, что исследуемая учеными видимая часть материи, называемая барионной, составляет всего лишь 5% от общей массы Вселенной. Остальные 95% скрыты от наблюдателей, не излучают света и не взаимодействуют с видимым веществом. Благодаря перечисленным свойствам это невидимое вещество стали называть «темной материей».

Предпосылки к открытию темной материи

Еще в начале прошлого века знаменитый астроном Фриц Цвики сделал интересное наблюдение. Он измерил скорости вращения галактик вокруг галактического центра в скоплении Волосы Вероники. Результаты исследования оказались весьма неожиданными: видимой массы вещества в галактическом скоплении явно было не достаточно для обеспечения скоростей вращения, подсчитанных Цвики. Основываясь на этих данных, он сделал вывод, что большая часть вещества в галактическом скоплении является невидимой для наблюдений и оказывает только гравитационное воздействие. Так, вероятно, была открыта темная материя.

Скопление темной материи в галактике

Скопление темной материи в галактике

Через 40 лет о загадочной субстанции заговорили вновь. Теперь виновником нестыковок стал закон Кеплера, в соответствии с которым скорости вращения объектов в галактике должны уменьшатся при удалении от центра к периферии. Но проведенные исследования показали, что для множества галактик это правило не работает, и скорость вращения практически не изменяется при удалении от центра. Ввиду того, что видимого вещества на периферии галактик сконцентрировано в разы меньше, чем в центре, объяснить столь высокие скорости вращения можно только при наличии невидимой субстанции. Исходя из закона Кеплера, этой темной материи в количественном измерении должно быть в 10 раз больше, чем известная масса барионного вещества.

Стягивание материи силой гравитации после Большого взрыва

Стягивание материи силой гравитации после Большого взрыва

Еще одним косвенным подтверждением существования невидимой субстанции является сам факт образования галактик. Дело в том, что кинетическая энергия разлета вещества после Большого Взрыва была столь велика, что барионная материя не смогла бы обеспечить достаточную силу гравитационного притяжения, чтобы противостоять разлету. В таком случае образование космических тел было бы невозможно. Этот факт получил название галактического парадокса, и долгое время давал противникам теории Большого взрыва пищу для ее критики. Однако если взять в расчет массу темной материи, то никакого парадокса не будет. Тогда можно предположить, что сначала в галактики стягивались гигантские массы темного вещества, а уже эта масса создавала достаточно сильную гравитационную силу для образования звезд.

Из чего состоит невидимое вещество?

По современным представлениям, темную материю условно можно подразделить на 3 составные части. Во-первых, это барионная материя, которая практически не испускает собственного излучения. К таким объектам относятся класс звезд коричневые карлики, а также недавно обнаруженный горячий газ. Общая масса таких объектов составляет 4-5%.

Во-вторых, это небарионная вещество, основу которой составляют так называемые вимпы (от английского WIMP — слабовзаимодействующие массивные частицы). Как видно из названия, эти частицы крайне пассивны в плане взаимодействия с обычным веществом, ввиду чего обнаружить их до сих пор не удалось. Предполагается, что масса каждого вимпа должна превышать массу протона в десятки раз. Масса вимпов составляет 23% от общей массы невидимого вещества.

Последним элементом этой мозаики является темная энергия. О природе этой субстанции известно лишь то, что она распределена равномерно по всему космосу и обладает отрицательным давлением. Распределение темной материи и темной энергииИменно темная энергия заставляет Вселенную расширяться с нарастающим ускорением. Основным кандидатом на роль эту роль выступает вакуум, так как его плотность не уменьшается при расширении, что характеризует и неизвестную субстанцию. Вторым кандидатом является неизвестное сверхслабое поле, которое ученые окрестили квинтэссенцией. Темная энергия составляет 65% от общей массы невидимого вещества, и именно с ней связывают то, как будет развиваться Вселенная в будущем.

В общем и целом можно сделать вывод, что на 95% окружающий нас мир состоит из вещества и субстанции, о которых мы практически ничего не знаем. Обнадеживать нас может лишь то, что наука не стоит на месте и постепенно решает загадки природы, а значит и тайна темной материи рано или поздно будет раскрыта.

И напоследок, очень интересное видео о методах изучения Вселенной и исследовании космоса:

Опубликовал 7th Февраль 2011.
.

К записи есть 1 комментарий

Цитата «В общем и целом можно сделать вывод, что на 95% окружающий нас мир состоит из вещества и субстанции, о которых мы практически ничего не знаем. Обнадеживать нас может лишь то, что наука не стоит на месте и постепенно решает загадки природы, а значит и тайна темной материи рано или поздно будет раскрыта.» Новое это хорошо забытое старое, скажу даже принудительно забытое старое. Сто с лишним лет назад при помощи господина Эйнштейна было ликвидировано понятие мировой среды заполняющей всю Вселенную. В разные времена имя этой среды было разное, в Индии- Акаша, в др. Греции -Апейрон, в Европе -Эфир. Так что кто хочет понять суть так называемой тёмной материи, придётся возвращаться к первоисточникам.



Оставить комментарий или два