Сусвет тоіць шмат загадак, і адна з самых прыцягальных - цёмная матэрыя, якую ніхто не бачыў, але навукоўцы ўпэўнены, што яна існуе. Гэтая неахопным субстанцыя запаўняе 85% прасторы. Рэдакцыя 24СМИ сабрала інфармацыю пра апошнія даследаваннях галоўнай таямніцы ў свеце астрафізікі.
Што сабой уяўляе цёмная матэрыя
Цёмнай матэрыяй ў астраноміі называюць сукупнасць неизлучающих астранамічных аб'ектаў. Гэтая форма касмічнага рэчывы не паддаецца назіранню, таму што не ўзаемадзейнічае з электрамагнітнымі рэакцыямі. Сучасныя прыборы пакуль не зафіксавалі ні нейтрыннага, ні электрамагнітнага выпраменьвання. Паводле апошніх даследаванняў астраномаў, гэтая сукупнасць складае чвэрць масы-энергіі Сусвету і выяўляецца ў гравітацыйным узаемадзеянні - гэта ў пяць разоў больш бачнага рэчывы.
Цёмная матэрыя, як і любое рэчыва, ўдзельнічае ў гравітацыйных узаемадзеяннях і збіраецца ў велізарныя згусткі ў касмічнай прасторы памерам з галактыку або сістэму галактык. Астрафізікі мяркуюць, што ў склад гэтай масы уваходзяць часціцы, якія пакуль не знойдзены ў зямных умовах.
Праблема схаванай масы
Сукупнасць недаступных да вывучэння аб'ектаў у космасе таксама называюць схаванай масай. Існаванне гэтай нябачнай субстанцыі пакуль навукова ня даказана, але даследчыкі зрабілі гэты тэрмін пастулатам. Астрафізікі выкарыстоўваюць для пошуку розныя метады, якія даюць розныя вынікі - прагназуемае ў рамках нябеснай механікі паводзіны бачных аб'ектаў адрозніваецца з фактычным.Вядома, што навалы зорак круцяцца ў Сусвеце вакол аднаго цэнтра. Пры падліку мас даследчыкі даведаліся, што гэтыя аб'екты занадта лёгкія, каб рухацца з такой велізарнай хуткасцю ў прасторы - гэтая «карусель» разбурылася б. Тады астраномы ўвялі паняцце схаванай масы, каб з пункту гледжання тэорыі тлумачыць разыходжанні ў супярэчаць адзін аднаму даследаваннях. Сутнасць гіпотэзы заключаецца ў тым, што касмічныя аб'екты «ахутвае» ўздзейнічае з гравітацыяй нябачная субстанцыя, якая складаецца з невядомых часціц.
Задача па доказу існавання цёмнай матэрыі называецца праблемай схаванай масы, якая ўтрымлівае два падпункта. Першы, астрафізічнай, то ёсць разыходжанні ў даследаваннях назіранай масы сістэм гравітацыйна звязаных аб'ектаў (навалы галактык), з назіранымі параметрамі, якія вызначаюць гравітацыйныя эфекты. Другую праблему існавання схаванай масы называюць касмалагічную - гэта супярэчнасці назіраных касмалагічную паказчыкаў, выяўленых па астрафізічнай параметрах сярэдняй шчыльнасці Сусвету.
гісторыя даследаванняў
Першыя тэорыі пра існаванне нябачнай субстанцыі ў космасе зрабіў ў 1906 годзе француз Анры Пуанкаре, калі развіваў гіпотэзу лорда Кельвіна аб ацэнцы масы зорак з улікам развіцця хуткасцяў аб'ектаў. Яго паслядоўнік з Эстоніі Эрнст эпік прыйшоў да высновы, што схаванай масы не існуе, ці гэта колькасць не гэтак вяліка, як у бачнага рэчывы. Пасля яго галандскі даследчык Якобус Каптейн высунуў гіпотэзу аб наяўнасці цёмнай матэрыі, якая ўзаемадзейнічае са скопішчам зорак. Вучоны першым выкарыстаў гэты тэрмін.
У 1930-х гадах Фрыц Цвикки даследаваў сузор'е Валасы Веранікі і выявіў там вялікую групу галактык. Падчас назіранняў швейцарскі астраном заўважыў, што бачнае навала менш таго, якое ёсць на самой справе. Падобнае адкрыццё зрабіў амерыканец Сынклэрам Сміт падчас вывучэння сузор'я Панны. Ён вылічыў сярэднюю масу адной якая ўваходзіць у групу галактыкі і даведаўся, што тая роўная 2⋅1011 мас Сонца. Гэты парадокс ён патлумачыў наяўнасцю ў навале касмічнага рэчывы.
Навукоўцы лічылі, што разыходжанне ў хуткасцях назіраных сістэм навал міжзоркавага газу і пылу сведчыць аб наяўнасці нябачнага рэчывы. На момант адкрыцця Цвикки і Сміта супольнасць астраномаў паставілася скептычна да гэтых высноў, таму што гіпотэза аб існаванні нябачнай субстанцыі ў космасе не разглядалася ўсур'ёз.
Вернасць тэорыі аб наяўнасці нябачнай матэрыі, высунутай швейцарскім даследчыкам, пацвердзіла праз 40 гадоў Вера Рубін. Даследчыца атрымала спектрографические паказчыкі хуткасці кручэння зорак галактыкі M 31. Астраном заўважыла, што там знаходзіцца матэрыя, якую нельга выявіць аптычнымі або радыёчастот.
У гэты ж час Яан Эйнасто выказаў здагадку аб наяўнасці гало цёмнай матэрыі. Гэта гіпатэтычны кампанент, які распасціраецца за межы бачнай частцы зорнага навалы. Маса гало - асноўная складнік масы галактыкі. Гэта з'ява нельга назіраць непасрэдна. Астрафізікі знаходзяць гало па ўплыву, аказваюцца на рух газу і зорак у галактыках.
З чаго складаецца цёмная матэрыя
Склад касмічнага рэчыва навукоўцы не вывучылі. Астраномы лічаць, што галоўны кампанент, з якога складаецца цёмная матэрыя, - вимпы. Маса гэтых часціц у дзясяткі разоў перавышае такую ў пратонаў. Субстанцыя праяўляе адзінае ўласцівасць - падпарадкоўваецца закону сусветнага прыцягнення.Астраномы шукаюць «прэтэндэнтаў» на ролю вимпов. Тэарэтычна ў склад рэчывы ўваходзяць аксионы - гіпатэтычна нейтральныя часціцы, лёгкія і цяжкія нейтрына - надзелены малой масай, але іх колькасць ўплывае на дынаміку прасторы. Навукоўцы мяркуюць, што нейтрына ў Сусвеце столькі, колькі і фатонаў. Існаванне гэтых часціц у прыродзе даследчыкі даказалі.
У 2020 годзе навукоўцы Йоркскага універсітэта прапанавалі новага «кандыдата» на ролю вимпов - гексакварков. Гэтыя часціцы злучаюцца адзін з адным рознымі спосабамі і дзейнічаюць як вялікі атам. Брытанскія даследчыкі мяркуюць, што гексакварки стварылі матэрыю адразу пасля Вялікага выбуху.
пошукі
Навукоўцы шукаюць нябачную субстанцыю ў космасе і на Зямлі. Пасля шэрагу эксперыментаў даследнікі выказалі здагадку, што знайсці сігнатуру рэчывы можна рэнтгенаўскім выпраменьваннем галактык. Таксама для пошуку выкарыстоўваюць рэнтгенаўскія прамяні, якія з'яўляюцца побач з нейтроннай зоркі, або ўспышкі святла ў гэтых абласцях.
У 2020 годзе навукоўцы Чыкагскага універсітэта прапанавалі прылады, здольныя ўлоўліваць сігналы аксионов і схаваных фатонаў. Даследнікі ўпэўненыя, што гэтыя тэхналогіі прасунуць вывучэнне касмічнага рэчывы.
цёмная энергія
Суадносіны мас звычайнай матэрыі і цёмнай неаднастайна. У энергіі-масе Сусвету 5% займае барионное рэчыва - звычайная матэрыя, з якой складаюцца зоркі і планеты, у тым ліку Зямля, і на 25% з цёмнай матэрыі. Астатнія 70% займае цёмная энергія, якая супрацьстаіць сіле гравітацыі. Гэта рэчыва настолькі перавышае сусветнае прыцягненне, што выклікае паскоранае пашырэнне Сусвету з моманту Вялікага выбуху.Паказчык чырвонага зрушэння патрэбен навукоўцам, каб разлічыць хуткасць і выдаленне галактык. Першапачаткова даследчыкі прынялі мадэль Сусвету, згодна з якой запавольваліся пашырэнне. Аднак адкрыццё цёмнай энергіі змяніла гэта прадстаўленне. У 1998 годзе астрафізікі выявілі, што зорныя навалы з часам не запавольваюць, а толькі паскараюць рух - гэтаму спрыяла нейкая сіла, «раздзімаюць» прастору. Тэарэтычна з дапамогай здагадкі аб наяўнасці цёмнай энергіі ў Сусвеце можна вырашыць праблему схаванай масы.
цёмныя зоркі
Астрафізікі вылучылі гіпотэзу, што на світанку фарміравання Сусвету існавалі цёмныя зоркі, якія складаюцца з цёмнай матэрыі. Аб'екты прадстаўляюцца як воблака вадароду і гелія дыяметрам ад 4 да 2000 астранамічных адзінак. Выпраменьванне гэтых зорак немагчыма зафіксаваць з-за нізкай тэмпературы паверхні. Даследчыкі мяркуюць, што аб'екты гэтага віду захаваліся да нашых дзён і выявіць іх можна з дапамогай гама-выпраменьвання. Навукоўцы не выключаюць, што цёмныя зоркі памылкова прымаюць за звычайныя аблокі халоднага малекулярнага вадароду.
Супрацоўнік Ліверморская нацыянальнай лабараторыі Джордж Чеплин выказаў здагадку, што існуюць зоркі цёмнай энергіі. Гэтыя аб'екты даследчык лічыць тэарэтычнай альтэрнатывай чорных дзюр. Паводле гіпотэзы Чеплина, якое падала рэчыва праходзіць праз гарызонт падзей і пераўтворыцца ў энергію вакууму. Сінгулярнасць знікае з гарызонту падзей, таму што што застаўся там прастору змагаецца з сілай гравітацыі. Даследаваць выказаў здагадку з нагоды цёмных дзюр і заявіў, што тых не існуе.
Карта цёмнай матэрыі
У 2021 году навукоўцы стварылі самую падрабязную на сёння карту размеркавання цёмнай матэрыі ў космасе. Вынік вырабіў сенсацыю ў свеце фізікі і астраноміі. На аснове даследаванняў навукоўцы зрабілі заключэнне, што субстанцыя размеркавана раўнамерней, чым меркавалася па тэорыі адноснасці Альберта Эйнштэйна. А гэта значыць, што вялікі фізік памыляўся.
Выкарыстоўваючы штучны інтэлект, даследчыкі прааналізавалі святло, які выпускалі сотні мільёнаў навал міжзоркавага газу і пылу, і вывучылі форму на прадмет расцяжэння. Белыя вобласці - гэта цёмная матэрыя, дзе існуе знаёмая чалавецтву рэчаіснасць. Цёмныя плямы - вобласці пустэчы, або увайшоўшы. Навукоўцы думаюць, што там дзейнічаюць іншыя законы фізікі. Гэтая праца даказала, што разгляданая матэрыя размеркавана раўнамерней, чым меркаваў Эйнштэйн, а галактыкі ставяцца да нябачным воку буйным структурам. Астраномы заяўляюць, што гэта адкрыццё зменіць разуменне космасу.