Какво е тъмната материя? Има ли тъмна материя?

Въпросът за произхода на Вселената, нейните минали и бъдещи развълнувани хора от незапомнени времена. В продължение на много векове теории са възникнали и опровергани, като предлагат картина на света, базирана на известни данни. Основен шок за научния свят е теорията на относителността на Айнщайн. Тя също така има огромен принос за разбирането на процесите, които формират Вселената. Но теорията за относителността не може да претендира за титлата на истината в последния случай, която не изисква никакви допълнения. Подобрените технологии позволиха на астрономите да правят немислими по-ранни открития, които изискват нова теоретична основа или значително разширяване на вече съществуващите разпоредби. Едно от тези явления беше тъмната материя. Но за всичко в ред.

Случаи на отминали дни

За да разберем термина "тъмна материя", ще се върнем в началото на миналия век. По това време доминираше понятието за Вселената като стационарна структура. В същото време общата теория на относителността (БРТ) приема, че рано или късно сила на привличане ще доведе до "срутване" на всички обекти на пространството в един единствен възел, ще се случи така нареченият гравитационен колапс. Няма сблъсъци между космическите обекти. Взаимното привличане се компенсира центробежни сили, създавайки постоянно движение на звезди, планети и други тела. По този начин системата е балансирана.

За да предотврати теоретичния колапс на Вселената, Айнщайн въведе космологична константа - количество, което довежда системата до необходимото стационарно състояние, но всъщност е фиктивна, без очевидни основания.

Разширяване на Вселената

Изчисленията и откритията на Фридман и Хъбъл показаха, че няма нужда да се нарушават редовните уравнения на общата теория на относителността, използвайки нова константа. Доказано е, и днес този факт на практика не предизвиква съмнение на никого, че Вселената се разширява, тя някога е започнала и не може да продължи с неподвижността на речта. По-нататъшното развитие на космологията доведе до възникването на теорията за големия взрив. Основното потвърждение на новите предположения е наблюдаваното увеличение с времето на разстоянието между галактиките. Това е измерването на скоростта на отстраняване на съседни космически системи един от друг и доведе до формирането на хипотезата, че има тъмна материя и тъмна енергия.

Данните не съответстват на теорията

Фриц Зукич през 1931 г., а след това и Ян Оорт през 1932 г. и през 60-те години на ХХ век са ангажирани в преброяването на масата на материята на галактиките в отдалечен клъстер и връзката им със скоростта на отстраняването им един от друг. От време на време учените стигат до същите изводи: това количество материя не е достатъчно, че гравитацията, създадена от нея, може да поддържа заедно галактиките, движещи се при такива високи скорости. Цвики и Оорт предполагат, че има скрита маса, тъмната материя на вселената, която не позволява на космическите обекти да се разпръснат в различни посоки.

Въпреки това хипотезата получи признание за научния свят едва през седемдесетте години след обявяването на резултатите от работата на Вера Рубин. Тя изгради кривите на въртене, които ясно показват зависимостта на скоростта на материята на галактиката върху разстоянието, което я отделя от центъра на системата. Противно на теоретичните предположения, се оказа, че скоростите на звездите, когато се отдалечават от галактическия център, не намаляват, а се увеличават. Да се ​​обясни подобно поведение на звездите може да бъде само наличието на галактически ореол, който запълва тъмната материя. Следователно астрономията е изправена пред напълно неизследвана част от вселената.

Свойства и състав

Това е тъмно вид на материята те се наричат, защото те не могат да се видят по никакъв начин. Неговото присъствие се разпознава от индиректен знак: тъмната материя създава гравитационно поле, без да излъчва напълно електромагнитни вълни.

Най-важната задача, която е възникнала преди учените, е да се отговори на въпроса какво представлява този въпрос. Астрофизиците се опитали да го "напълнят" с обичайното барионно вещество (барионната материя се състои от повече или по-малко изследвани протони, неутрони и електрони). Тъмният ореол на галактиките включваше компактни звезди от типа "светлина" кафяви джуджета и огромно, масово приближение до планетата на Юпитер. Тези предположения обаче не могат да издържат теста. Барионската материя, обичайна и известна по този начин, не може да играе значителна роля в скритата маса на галактиките.

Днес физиката търси неизвестни компоненти. Практическите изследвания на учените се основават на теорията за суперсиметрията на микроскопа, според която за всяка известна частица има суперсиметрична двойка. Тук те са и правят тъмна материя. Въпреки това, няма доказателства за наличието на такива частици, може би това е въпросът за близкото бъдеще.

Тъмна енергия

Откриването на нов тип материя не сложи край на изненадите, които Вселената е подготвила за учените. През 1998 г. астрофизиците представиха още един шанс да сравнят тези теории с факти. Тази година бе белязана от експлозия свръхнова в една галактика далеч от нас. Астрономите измерваха разстоянието до него и бяха изключително изненадани от получените данни: звездата се разгоря много по-далеч, отколкото би трябвало да е според съществуващата теория. Оказва се, че скоростта на разширяване на Вселената се увеличава с течение на времето: сега тя е много по-висока, отколкото преди 14 милиарда години, когато се предполагаше, че се е случила голяма експлозия.

Както знаете, за да ускори движението на тялото, той трябва да прехвърли енергия. Силата, която принуждава Вселената да се разширява бързо, се нарича тъмна енергия. Това е не по-малко загадъчна част от пространството, отколкото тъмната материя. Известно е само, че се характеризира с равномерно разпределение в цялата Вселена и нейният ефект може да бъде записан само при огромни космически разстояния.

Отново, космологичната константа

Тъмната енергия разтърси теорията за големия взрив. Част от научния свят е скептична относно възможността за такова вещество и ускоряването на разширяването, което то причинява. Някои астрофизици се опитват да съживят забравената космологична константа на Айнщайн, която отново от категорията на голяма научна грешка може да се превърне в редица работни хипотези. Неговото присъствие в уравненията създава антигравитация, което води до ускоряване на разширяването. Въпреки това, някои последствия от присъствието на космологичната константа не са съгласни с данните от наблюдението.

Днес тъмната материя и тъмната енергия, които съставляват по-голямата част от материята във Вселената, са пъзели за учените. Не съществува недвусмислен отговор на въпроса за тяхната природа. Освен това, може би това не е последната тайна, която ни държи от космоса. Тъмната материя и енергия могат да станат вход към нови открития, които могат да превърнат мисленето ни за структурата на Вселената.