Загадка темної матерії (1 фото)

Нічне небо повно яскравих зірок та далеких галактик. Здається, що вони визначають пристрій нашого світу. Але сучасні астрономи стверджують, що лише невелика частка видимого нами Всесвіту дійсно пояснює поведінку космічних тіл. Що ж ховають таємничі глибини простору?



насправді воно не таке)

Історія відкриття темної матерії

Ідея існування невидимих ​​форм матерії виникла ще першій половині ХХ століття. Швейцарський астроном Фріц Цвіккі помітив дивність у русі скупчень галактик. Спостерігаючи одну із великих структур космічного простору, відомий як Coma Cluster, учений виявив, що швидкість обертання окремих галактик набагато перевищує розрахункову масу видимого матеріалу. Здавалося б, має статися щось неймовірне — галактики буквально відлетять одна від одної, якщо враховувати лише видиму матерію. Отже, має існувати якась додаткова маса, яка утримує разом силою тяжіння. Саме тоді виникло поняття темної матерії.

Через десятиліття дослідники виявили нові свідчення на користь існування прихованого компонента Всесвіту. Вони вивчали обертальні рухи спіральних галактик та виявили аналогічні аномалії: зовнішні області цих галактик рухалися значно швидше, ніж передбачала класична фізика Ньютона та Ейнштейна. Ці висновки привели вчених до висновку, що проста матерія не здатна пояснити динамічну поведінку великих космічних об'єктів.

Невидима сила Всесвіту

Отже, чому ми називаємо цю форму матерії “темної”? Справа в тому, що вона практично не взаємодіє з електромагнітним випромінюванням - світлом, рентгенівськими променями, гамма-випромінюванням. Ми можемо бачити зірки, планети і навіть міжзоряний пил, тому що вони відображають або випромінюють світло. Темна матерія абсолютно прозора для наших приладів. Її присутність можна виявити лише побічно, вимірюючи вплив її гравітації на звичайну речовину.

Що ж до розподілу темної матерії, вчені припускають, що вона формує свого роду оболонку навколо галактик. Це своєрідне павутиння дозволяє утримувати зоряні скупчення разом і надає стійкості структур на кшталт туманностей і газових хмар. Гравітація темної матерії настільки сильна, що без неї наш Всесвіт виглядав би зовсім інакше.

Але якщо темна матерія існує і робить такий величезний вплив на нашу світобудову, виникає природне питання: з чого вона складається? Тут думки дослідників розходяться. Розглянемо деякі з основних гіпотез.

WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles)

Одна з найбільш поширених ідей свідчить, що темна матерія утворена зі слабко взаємодіючих масивних частинок (WIMPs). Вчені вважають, що ці частинки мають масу, порівнянну з протонами або нейтронами, але майже не вступають у реакцію ні з яким відомим видом випромінювання. Деякі лабораторії проводять спеціальні досліди щодо пошуку таких частинок глибоко під землею, захищаючись від сторонніх сигналів.

Аксіони

Інша цікава ідея пов'язані з аксіонами — легкими частинками, спочатку введеними фізиками вирішення деяких проблем теорії сильних взаємодій. Аксіони могли б стати основним джерелом темної матерії, проте переконливих доказів їх існування поки що немає.

Масивні компактні астрофізичні об'єкти (MACHOs)

Ще одна група вчених вважає, що темна матерія є великими небесними тілами, подібними до чорних дірок, нейтронних зірок або білих карликів. Однак прямі вимірювання показують, що кількість таких об'єктів дуже обмежена, і тому ця версія є менш ймовірною.

Яка роль темної матерії у сучасній науці?

Сьогоднішня картина будови Всесвіту включає три ключові елементи: звичайну матерію, темну матерію та темну енергію. Звичайна матерія, з якої складаються наші тіла, Земля та Сонце, складає всього близько 5%. Решта простору заповнена двома основними компонентами: темною енергією (близько 68%) та темною матерією (приблизно 27%). Через домінування темної енергії над рештою всіх сил і речовин, вчені вважають, що наш Всесвіт розширюється прискореними темпами.

Саме наявність темної матерії допомогло сформувати нинішню структуру Всесвіту. Завдяки їй виникли перші зоряні кластери, з'явилися величезні газово-зоряні хмари та зародилися перші зірки. Сьогодні вона продовжує впливати на розвиток та взаємодію величезних просторових об'єктів.

Дослідження темної матерії важливі як фізики елементарних частинок, але й розуміння фундаментальних законів природи. Поки що вона залишається однією з найбільших таємниць науки, але майбутнє обіцяє нові відкриття та прориви у вивченні нашого світу.

Ми живемо в епоху грандіозних відкриттів та сміливих гіпотез. Хто знає, можливо, незабаром наука зможе розгадати природу темної матерії, відкривши нову сторінку історії людства. Кожен крок уперед наближає нас до розуміння справжнього устрою навколишнього світу.