Темная Материя

Из чего состоит Вселенная? Из воды, огня, земли и воздуха? Из атомов и элементарных частиц? Ответ намного сложнее, чем вы думаете.

Тёмная материя – «скелет» Вселенной и самая большая загадка современной физики. В нашей и других галактиках содержится большое количество темной материи, которую мы не можем наблюдать непосредственно, но, о существовании которой мы знаем благодаря её гравитационному воздействию на орбиты звёзд в галактиках.

Тёмная материя - гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним, это свойство делает невозможным её прямое наблюдение. Однако, возможно обнаружить присутствие тёмной материи по создаваемым ею гравитационным эффектам. Темная материя обладает весом и окружает галактики гигантским ореолом, который нам невидим.

Количество темной материи во Вселенной значительно превышает количество обычного вещества. Вселенная состоит из: 74% темной энергии, 22 % - темной материи, 3,6% - межгалактического газа и 0,4% - звёзд.

Количество темной энергии в космосе превосходит энергию всех звёзд и галактик. Проанализировав данные со спутника WMAP, учёные пришли к выводу: три четверти Вселенной состоит из энергии чистого вакуума. Темная энергия создает антигравитационное поле, которое расталкивает галактики прочь друг от друга и заставляет их разлетаться с возрастающей скоростью.


В нашей галактике Млечный Путь темная материя весит в 10 раз больше, чем все звёзды вместе взятые. Несмотря на невидимость этой неизвестной материи, учёные, используя метод непрямого наблюдения, смогли её «увидеть»: темная материя искривляет звёздный свет подобно стеклу, поэтому её можно обнаружить по степени создаваемого оптического искажения.

Тёмная материя и темная энергия родились почти сразу же после Большого взрыва – 13,7 млрд. лет назад. Это две разные субстанции с различными свойствами. Тёмная энергия равномерно разлита по Вселенной и отвечает за её расширение. Тёмная материя после Большого взрыва стала собираться в «комки», из которых «вылепились» галактики. Когда какая-то часть тёмной материи «утяжелилась» протонами и нейтронами, то есть стала обычной материей, из неё образовались звёзды, а внутри этих звёзд из первоначальных элементов Вселенной (водорода, гелия и дейтерия) были «выплавлены» и все металлы, образовавшие вещество планет.

Ученые полагают, что тёмная энергия может «растащить» нашу Вселенную до состояния абсолютной пустыни. Одна из гипотез предполагает, что расширяющая сила действия тёмной энергии со временем начнет превосходить по мощи все остальные силы во Вселенной. В результате могут быть разорваны все гравитационно связанные структуры, преодолены силы электростатических и внутриядерных взаимодействий, затем произойдёт распад микрочастиц и мир будет полностью уничтожен.

Существует и другой, не менее апокалиптический прогноз. Если вдруг что-то побеспокоит тёмную энергию, вызовет лишь небольшое её колебание, то вполне вероятно, что, как и 13,7 млрд. лет назад, может последовать новый Большой взрыв с последующим созданием новой Вселенной.

Недавно ученые обнаружили, что вокруг нашей планеты образовалась неизвестная темная материя, которая каким-то образом воздействует на гравитационное поле Земли, меняя массу нашей планеты. Во время доклада на конференции Американского геофизического союза, которая проходила в Сан-Франциско в декабре 2013 года, ученый из Техасского университета в Арлингтоне Бен Харрис, описал метод измерения массы Земли при помощи спутников системы GPS, которые вращаются по известным орбитам вокруг планеты. Сделанные таким способом измерения расходятся с измерениями массы Земли методами, официально признанными Международным астрономическим союзом. После анализа данных, собранных в течение девяти месяцев спутниками навигационных систем GLONASS, GPS и Galileo, ученые рассчитали, что измеренная ими масса Земли превышает официальное значение на величину от 0,005 до 0,008 процента.

Что означает такое расхождение? Несоответствие результатов измерений может являться следствием влияния ореола или кольца темной материи, окружающей Землю. Расчеты Бена Харриса показывают: для того, чтобы вызвать такое отклонение измерений массы Земли, ореол невидимой темной материи должен иметь толщину в 190 км и ширину 70 тысяч км, располагаясь в плоскости экватора нашей планеты.

Гипотетическое присутствие скопления темной материи в окрестностях Земли может послужить объяснением изменения скорости движения некоторых космических аппаратов в определенных зонах космоса неподалеку от нашей планеты. Возможно, причиной аномальных изменений скорости полета космических аппаратов является гравитационное воздействие ореола невидимой темной материи?

Компьютерная модель распределения материи нитей во Вселенной.
На вставке показана область космического пространства, размером в 10 световых лет, в центре которой находится квазар, видны части нитей, состоящие из обычной и темной материи.

Существует теория «космической паутины», которая опутывает Вселенную, соединяя все космические объекты невидимыми нитями, состоящими из таинственной темной материи. Астрономам из Калифорнийского университета в Санта-Круз, удалось получить первые снимки «космической паутины» - сети из материи, соединяющей все объекты во Вселенной, используя 10-метровый телескоп обсерватории на Гавайях. На представленном ими изображении видно голубую туманность, размерами 2 миллиона световых лет, которая окружает чрезвычайно яркий квазар UM287. Высокоэнергетическое излучение квазара заставляет светиться материю туманности в определенном диапазоне длин волн, что позволило ученым детально изучить структуру и определить некоторые свойства нитей «космической паутины».

Сделанные учеными снимки являются ключевым моментом в будущих поисках других экзотических космических объектов, известных под названием «темные галактики». Согласно имеющейся теории, «темные галактики» - это узлы «космической паутины», относительно небольшие области пространства, где материя нитей паутины имеет чрезвычайно высокую плотность.

Ученые убеждены, что дальнейшие поиски нитей «космической паутины», «темных галактик» и других экзотических космических объектов, имеющих отношение к «темной» стороне Вселенной рано или поздно дадут результаты, которые расширят область наших знаний о строении Вселенной и о происходящих в ней процессах.

источник: