Ce este materia întunecată? Există o problemă întunecată?

Problema originii universului, a trecutului și a trecutului săuviitorul a fost îngrijorător de oameni din timpuri imemoriale. Timp de mai multe secole, au apărut și au respins teoriile, oferind o imagine a lumii bazată pe date cunoscute. Un șoc fundamental pentru lumea științifică a fost teoria relativității lui Einstein. A contribuit, de asemenea, la înțelegerea proceselor care formează universul. Cu toate acestea, teoria relativității nu putea să pretindă că este ultimul titlu de adevăr, fără a necesita adăugări. Tehnologiile de dezvoltare au permis astronomilor să facă descoperiri anterioare de neconceput care necesită o nouă bază teoretică sau o extindere semnificativă a dispozițiilor existente. Unul dintre aceste fenomene a devenit materie întunecată. Dar mai întâi de toate.

Cazuri de zile trecute

Pentru a înțelege termenul "materie întunecată", ne vom întoarce laînceputul secolului trecut. La acea vreme, ideea Universului ca structură staționară a dominat. Între timp, teoria generală a relativității (GTR) a sugerat că, mai devreme sau mai târziu, forța gravitației va duce la "lipirea împreună" a tuturor obiectelor de spațiu într-o singură încurcare, așa-numita colaps gravitațional va avea loc. Nu există forțe repulsive între obiectele spațiului. Interesul reciproc este compensat de forțele centrifuge care creează o mișcare constantă de stele, planete și alte corpuri. Aceasta menține echilibrul sistemului.

Pentru a preveni teoreticprăbușirea universului, Einstein a introdus constanta cosmologică - valoarea care aduce sistemul într-o stare staționară necesară, dar în același timp este chiar inventat, fără nici un motiv evident.

Extinderea Universului

Calculele și descoperirile lui Friedman și Hubble au arătatNu este nevoie să încalci ecuațiile bine definite ale GR cu ajutorul unei noi constante A fost dovedit, iar astăzi acest lucru practic nimeni nu se îndoiește că Universul se extinde, avea odată un început și nu putem vorbi despre staționare. Dezvoltarea ulterioară a cosmologiei a dus la apariția teoriei Big Bang. Principala confirmare a noilor ipoteze este creșterea observată a distanței dintre galaxii în timp. Este măsurarea ratei distanței reciproce dintre sistemele spațiale vecine și a dus la formarea ipotezei că există materie întunecată și energie întunecată.

Datele nu sunt în concordanță cu teoria

Fritz Zwicky în 1931, iar apoi Jan Oort în1932 și în anii 1960 s-au angajat în calcularea masei substanței galaxiilor într-un cluster aflat la distanță și a relației sale cu viteza de îndepărtare dintre ele. Din când în când, oamenii de știință au ajuns la aceleași concluzii: această cantitate de materie nu este suficientă pentru gravitatea creată de ea pentru a menține împreună galaxiile care se mișcă la viteze atât de mari. Zwicky și Oort au sugerat că există o masă ascunsă, materia întunecată a universului, care nu permite obiectelor spațiale să se împrăștie în direcții diferite.

Cu toate acestea, ipoteza a fost recunoscută de lumea științifică abia în anii șaptezeci, după anunțarea rezultatelor lucrării lui Vera Rubin.

Ea a construit curbele de rotație, vizualdemonstrând dependența vitezei de mișcare a substanței galaxiei pe distanța care o desparte de centrul sistemului. Spre deosebire de ipotezele teoretice, sa dovedit că viteza stelelor cu distanța de la centrul galactic nu scade, ci crește. Acest comportament al corpurilor de iluminat ar putea fi explicat doar prin prezența unui halou în galaxie, care este umplut cu materie întunecată. Astronomia se confrunta astfel cu o parte complet neexplorată a universului.

Proprietăți și compoziție

Întunericul acestui tip de materie este numit deoarecenu poate fi văzut prin nici un mijloc existent. Prezența sa este recunoscută de un semn indirect: materia întunecată creează un câmp gravitațional, în timp ce nu emit unde electromagnetice complet.

Cea mai importantă sarcină pentru oamenii de știință a fostobținerea unui răspuns la întrebarea în ce constă această chestiune. Astrofizicii au încercat să o "umple" cu substanța obișnuită baryonic (materia baryonică constă din protoni, neutroni și electroni mai mult sau mai puțin studiați). În halo-ul întunecat al galaxiilor, au fost incluse stele compacte, slab emițătoare, precum pitici maro și planete uriașe în Jupiter. Cu toate acestea, astfel de ipoteze nu au rezistat verificării. Materialul baryonic, familiar și bine cunoscut, nu poate juca un rol semnificativ în masa ascunsă a galaxiilor.

Astăzi, căutarea componentelor necunoscuteangajat în fizică. Cercetătorii cercetători științifici bazați pe teoria supersimetriei microproceselor, conform căruia pentru fiecare particulă cunoscută există o pereche suprasimetrică. Aici formează materie întunecată. Cu toate acestea, dovada existenței unor astfel de particule nu a putut fi obținută încă, poate că aceasta este problema viitorului apropiat.

Energie întunecată

Descoperirea unui nou tip de materie nu sa terminatsurprize că universul a pregătit oameni de știință. În 1998, astrofizicii au avut o altă șansă de a compara aceste teorii cu fapte. Anul acesta a fost marcat de o explozie a supernovei într-o galaxie departe de noi.

Astronomii au măsurat distanța față de ea și extremEi au fost surprinși de aceste date: steaua a strălucit mult mai departe decât ar fi trebuit să fie conform teoriei existente. Sa dovedit că rata de expansiune a universului crește cu timpul: acum este mult mai mare decât în ​​urmă cu 14 miliarde de ani, când se presupunea că ar fi apărut o explozie mare.

După cum știți, pentru a accelera mișcarea corpului, elnevoia de a transfera energie. Forța, care forțează Universul să se extindă mai repede, a început să se numească energie întunecată. Aceasta nu este o parte mai puțin misterioasă a cosmosului decât materia întunecată. Se știe doar că se caracterizează printr-o distribuție uniformă în tot Universul, iar efectul său poate fi înregistrat numai la distanțe cosmice mari.

Și din nou, constanta cosmologică

Energia întunecată a zguduit teoria bangului mare. O parte a lumii științifice este sceptică în legătură cu posibilitatea unei astfel de substanțe și cu accelerarea extinderii cauzate de aceasta. Unii astrofiziciști încearcă să revigoreze constanta cosmologică uitată a lui Einstein, care din nou se poate întoarce de la descărcarea unei mari erori științifice în numărul de ipoteze de lucru. Prezența sa în ecuații creează antigravitate, ducând la o accelerare a expansiunii. Cu toate acestea, unele consecințe ale constantei cosmologice nu sunt în concordanță cu datele observaționale.

Astăzi materia întunecată și energia întunecată,formând cea mai mare parte a materiei din univers, sunt puzzle-uri pentru oamenii de știință. Nu există un răspuns neechivoc la întrebarea despre natura lor. Mai mult, poate că nu este ultimul secret care ne ține de cosmos. Materia întunecată și energia pot fi în ajunul unor noi descoperiri care ne pot transforma înțelegerea asupra structurii universului.