Недостающая масса Вселенной – темная материя

» Тайны науки

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).