Неділя, 27 листопада 2022 09:35

Про загадкову темну матерію у Всесвіті

Учені вважають, що лише невелику кількість матерії, з якої складається Всесвіт можна назвати звичайною, все інше — це загадкова темна матерія, яку дослідники все ж таки сподіваються виявити і зрозуміти з яких частинок вона складається, пише Live Science. 

За оцінками вчених із ЦЕРН (Європейської організації з ядерних досліджень), приблизно 85% усієї наявної матерії у Всесвіті є саме темною матерією. Тільки 15% складової частини Всесвіту матерії — це звичайна матерія. За словами вчених, якщо взяти ще й темну енергію, яка відповідає за постійне розширення Всесвіту, то темна матерія разом із нею приблизно 27% усієї масової енергії у космосі.

Учені мають кілька способів виміряти загальну кількість матерії у Всесвіті, порівнюючи її з вимірами кількості звичайної матерії. Наприклад, учені вимірюють загальну кількість світла, що випромінюється галактиками, яку можна використовувати для визначення маси цього об'єкта. Також учені вимірюють силу гравітації, яка потрібна для утримання галактики єдиним цілим.

Коли астрономи порівнюють ці виміри галактик і скупчень по всьому Всесвіту, вони отримують той самий результат: у космосі не вистачає звичайної матерії, яка випромінює світло, щоб пояснити силу гравітації, необхідну для утримання галактик як єдине ціле. Так, має існувати якась інша матерія, яка не випромінює світло — темна матерія.

У різних галактиках співвідношення темної матерії та звичайної матерії різне. Деякі галактики майже не мають темної матерії, у той час як в інших дуже мало звичайної матерії. Але всі нинішні дослідження вчених показують той самий результат: приблизно 85% матерії у Всесвіті не випромінює і не взаємодіє зі світлом.

Є й інші способи, за допомогою яких учені можуть підтвердити свої обчислення. Наприклад, скупчення галактик, спотворює простір-час навколо себе настільки сильно, що викривляє шлях будь-якого світла, яке проходить через це скупчення. Цей ефект називається гравітаційним лінзуванням.

Учені порівнюють кількість маси, яку видно в об'єктів, що випромінюють світло, з масою, яка необхідна для пояснення лінзування, і це доводить, що десь повинна ховатися додаткова маса.

Також учені використовують комп'ютерне моделювання, щоб спостерігати за ростом галактик та їх скупчень. Мільярди років тому наш Всесвіт був набагато меншим, ніж зараз. Зіркам і галактикам потрібен час, щоб еволюціонувати, і якби Всесвіт повинен був покладатися тільки на звичайну матерію, то сьогодні жодних галактик не існувало б, вважають учені. Для росту галактик були потрібні величезні резервуари з темної матерії, в яких могла б збиратися звичайна матерія.

Також учені можуть змоделювати тимчасовий відрізок в історії Всесвіту, коли йому було лише 12 хвилин, адже саме тоді утворилися перші протони та нейтрони. Використовуючи наявні знання, учені можуть оцінити скільки водню та гелію було виготовлено в ту епоху.

Ці розрахунки точно передбачають співвідношення водню і гелію у сучасному Всесвіті. Вони також передбачають абсолютну межу кількості звичайної матерії в космосі, і ці цифри узгоджуються зі спостереженнями за сучасними галактиками та скупченнями галактик, кажуть учені.

Але, з іншого боку, темна матерія може бути наслідком неправильного розуміння наших теорій гравітації, що ґрунтуються на законах Ньютона та загальній теорії відносності Ейнштейна. Астрономи можуть коригувати ці теорії, щоб пояснити існування темної матерії в окремих контекстах, таких як рух зірок у галактиках. Але альтернативні теорії гравітації не змогли пояснити всі спостереження темної матерії у Всесвіті.

Усі дані вказують на те, що темна матерія складається з поки що невідомих частинок. Вони не взаємодіють зі світлом або звичайною матерією і проявляють себе тільки через гравітаційну взаємодію.

Насправді астрономи вважають, що прямо зараз, коли ви читаєте цей матеріал, через вас проходять трильйони трильйонів частинок темної матерії. І вчені сподіваються, що незабаром їм вдасться дізнатися, з чого складається таємничий компонент нашого Всесвіту.

Додаткова інформація:

Переглянуто 57 разів