Недостающая масса Вселенной – темная материя
Наряду с таинственным понятием "темная энергия" современные физики вынуждены были ввести в космологические концепции такое понятие, как темная материя, представляющую собой не менее загадочную субстанцию, которая проявляется исключительно в гравитационном взаимодействии. Впервые идея о наличии темной материи[i] появилась в результате обнаружения учеными существенной нехватки массы галактик и их скоплений при измерении их гравитационного поля. К тому же при оценке скоростей вращения на разном удалении от центра галактики оказывалось, что скорости падали медленнее, чем должны были. Так как объяснить эти факты не смогли, то предположили существование части массы в форме некоей силы, которая проявляется лишь через гравитацию.
По мнению астрофизиков, эта материя играет большую роль, удерживая звезды в галактиках и формируя своего рода силовой каркас Вселенной. Однако экспериментально подтвердить наличие темной материи пока никто не смог, хотя установление этого факта представляется весьма актуальным. Возможно, сделать открытие получится у группы физиков из Испании и Франции, вооружившихся сцинтилляционным болометром — прибором, предназначенным для поиска темной материи по тепловому следу. Когда тестирование аппарата закончится, его поместят в подземную лабораторию в Испании.
Многие ученые ищут темную материю по косвенным признакам и пытаются получить свидетельства существования аксионов (предположительно носителей темной материи). В центре исследования находится изучение светимости белых карликов. Помощь в установлении этого научного факта оказал и знаменитый орбитальный телескоп Хаббл, благодаря которому было выяснено, что темная материя может защищать галактики от разрушения силами притяжения других галактик. Объектом наблюдения было выбрано галактическое скопление Персей, где сконцентрированы тысячи галактик, расположенное в 250 млн световых лет от Земли. Интерес астрономов вызвало присутствие в центре скопления нетронутых 30 маленьких галактик, тогда как их более крупные соседи оказались разрушены гравитацией огромных галактик на периферии. Это позволило высказать предположение о высоком содержании в этих маленьких галактиках темной материи, которая и защищает карликов от буйных соседей.
В 2009 г. появились сообщения о том, что темная материя может представлять собой более странную субстанцию, чем считалось ранее. Например, привычные законы гравитации могут оказывать на нее специфическое воздействие. Ученые из США Хонг Шенг Жао, Бено Фамей, Джанфранко Гентайл и Паоло Салуцци предприняли новое исследование и изучили распределение темной материи в центрах 28 разнотипных галактик. Прежде всего астрофизиков интересовала информация о движении звезд. Они установили факт постоянного соотношения обычной и темной материй, что противоречит предыдущим представлениям, ведь процент содержания той или иной материи определяется историей развития галактик. Соответственно виды материи должны распределяться хаотично — где-то больше одного вида, где-то другого, а для объяснения такого постоянства в современной физике законов не имеется. Данная работа была продолжением предыдущей, результаты которой также были опубликованы в 2009 г. Тогда выяснилось, что практически полное постоянство отличает плотность скопления темной материи в галактическом центре. Хотя, если принять во внимание законы гравитации, плотность неизбежно должна повышаться при приближении к центру скопления. Поскольку теоретических обоснований столь необычных проявлений пока нет, ученые предлагают относиться к носителям темной материи не просто как к массивным элементарным частицам. Можно было бы вывести новое фундаментальное взаимодействие (наряду с имеющимися слабым, сильным, электромагнитным и гравитационным). Умы продвинутых астрофизиков посещают совсем уж революционные идеи о «темных» атомах, в состав которых входят «темные» протоны и электроны, а между ними функционирует «темный» электромагнетизм. Возможно, вскоре выяснится, что эти именно эти идеи правильны.
[i] Ученые считают, что темная материя (если представить ее энергией) занимает примерно 23—25 % от плотности энергии во Вселенной (при этом 70— 73 % — это темная энергия, а 4—5 % — «обычное» вещество).