Постинг во все соц сети одной кнопкой

Забыли пароль?




Тёмная материя – не тёмная сторона силы!

Раздел Космос
Дата публикации: 11/05/2021
Просмотров: 123
#астрономия #космос #тёмная_материя #наука# физика


Тёмная материя – не тёмная сторона силы!

Как же мало мы с вами знаем о Вселенной! Вы только посмотрите на эту диаграмму: что более-менее нам знакомо? Межгалактический газ, планеты и звёзды – это те формы материи, которые поддаются изучению, и это лишь та крошечная цифра, отражающая то, что хотя бы немного известно нам о мироздании. Всего 5 % вещества мы можем на данный момент изучить, понять его свойства. Но две тёмных сущности – тёмная энергия и тёмная материя пока практически для нас неуловимы. Данная статья будет посвящена таинственной тёмной материи.

Тёмная материя – не тёмная сторона силы!

Надо отметить, что, говоря о тёмной материи, нельзя скептически вздыхать и говорить, что о ней мы совершенно не имеем никакого представления, ведь кое-что нам всё-таки известно. Астрономы на основе наблюдений и вычислений поняли, где она находится – в основном на окраинах галактик и внутри них.

Тёмная материя – это особая форма вещества, не участвующая в электромагнитном взаимодействии, поэтому она и не поддаётся прямому наблюдению. Но возникает вопрос: как же нашли эту материю, умеющую так хорошо прятаться?

Сейчас учёные могут измерять скорость вращения галактик. Для этого есть специальные приборы – спектроскопы, которые показывают, с какой скоростью вращаются галактики на разных расстояниях от своего центра. Когда мы рассматриваем фотографии галактик, мы видим, что вещество сконцентрировано в их центре, а по мере отдаления от центра к границе уже замечаются пустые места.

Галактика Водоворот

Галактика Водоворот

Если бы там действительно было пусто так, как нам кажется в этих приграничных областях, то по мере удаления от центра звёзды вращались бы всё медленнее и медленнее. Это происходило бы по той схеме, которая наблюдается и в Солнечной системе – скорость вращения планет, близких к Солнцу, быстрее, чем тех, которые находятся на краю. Чем планета дальше от Солнца, тем медленнее она движется по своей орбите. С галактиками же это не работает: и на большом расстоянии от центра галактики звёзды, газовые и пылевые облака вращаются с большой скоростью. Это значит, что их что-то притягивает, и что там, где мы ничего не видим, всё равно что-то есть.

Галактика NGC 1097

Галактика NGC 1097

Исходя из этого, наше представление о галактиках сильно изменилось. Вот так выглядит галактика Андромеды в видимом нами диапазоне:

Тёмная материя – не тёмная сторона силы!

Если бы мы видели тёмную материю, то Андромеда выглядела бы так:

Тёмная материя – не тёмная сторона силы!

Получается, что видимая звёздная масса вместе с газопылевыми облаками весьма мала, а основная масса галактики сосредоточена в огромной, обширной, диаметром раз в 10 больше, сфере. Именно в этой таинственной сфере, получается, сосредоточено примерно 5/6 от массы всей галактики. Такое наблюдается не только на примере Андромеды и других соседних галактик – это явление есть у всех гравитационно-связанных систем.

Тёмная материя – не тёмная сторона силы!

Тёмная материя «попалась» не только при наблюдении галактик. Её присутствие было обнаружено и при исследовании звёздных скоплений.

Во Вселенной, пожалуй, нет такого объекта, который попросту «стоял бы на месте»: всё движется – планеты, звёзды, галактики, чёрные дыры и даже крошечные атомы. И во Вселенной ничто не вечно. Учёные заметили, что звёздные скопления могут разрушаться. Взгляните на этот интересный снимок телескопа «Хаббл»:

Тёмная материя – не тёмная сторона силы!

Если бы не было никакого вещества, которое удерживало бы остатки разрушенного звездного скопления, то они разлетелись бы в разные стороны. Здесь же мы видим, что они чем-то удерживаются и притягиваются к центру галактики.

Ещё одно доказательство в пользу существования загадочного тёмного вещества – эффект гравитационного линзирования. Его суть в том, что, когда луч света от какого-либо далёкого источника (например, квазара) проходит мимо большого скопления галактик, то он меняет свою траекторию – так свет преломляется в гравитационном поле скопления.

Схема гравитационного линзирования

Схема гравитационного линзирования

Если мы видим преломление, то можно посчитать массу галактического скопления. С учётом кривизны траектории светового луча оказывается, что общая масса скопления галактик в 5-8 раз больше суммарной массы видимых галактик. Выходит, что вот это чёрное пространство, эта кажущаяся нам пустота между галактиками, заполнена ещё каким-то веществом – той самой тёмной материей, невидимой, но только проявляющей себя притяжением.

Видите окружность света вокруг скопления галактик? Это и есть гравитационная линза

Видите окружность света вокруг скопления галактик? Это и есть гравитационная линза

И, конечно же, тёмная материя заметна и на крупномасштабной структуре Вселенной. Когда учёные измеряют расстояние до отдельных скоплений галактик и галактических нитей, то получается, что Вселенная неравномерно заполнена галактиками. Она похожа на паутину, мочалку, или соты (выберите ту аналогию, которая вам больше нравится): где-то галактик больше, где-то меньше. Почему так получилось?

Крупномасштабная структура Вселенной

Крупномасштабная структура Вселенной

После Большого Взрыва из-за колебаний пространственно-временной ткани вещество распределилось неоднородно: там, где его оказывалось больше, оно продолжало стягиваться гравитацией. Однако расчёты показали, что существующих галактик недостаточно, чтобы усилить контраст перепадов плотности в нашей Вселенной, нужно что-то ещё. Так что, без тёмного вещества эту непростую задачу решить не удастся.

Модель развития структур темной материи во Вселенной

Модель развития структур темной материи во Вселенной

Мы не знаем, из чего состоит это загадочное вещество. Поймать частицы тёмной материи пока никому из учёных не удалось. Они не взаимодействуют со светом, но наверняка эта таинственная сила среди нас, то есть пространство заполнено этим невидимым тёмным веществом. Есть интересное мнение о том, что тёмная материя – это и есть гравитация, та величайшая сила во Вселенной, благодаря которой рождаются звёзды, галактики и появились и мы с вами. Так что тёмная сторона не такая уж и тёмная, как кажется на первый взгляд. Она повсюду, складывает по кирпичикам нашу Вселенную, делая её прекрасной и уникальной.



Источник: перейти ...

Всегда будь в курсе, подпишись на наш Telegram





Поделиться, сохранить: