Темная материя и Темная энергия — Мир Знаний

Темная материя и Темная энергия

Открытия в космологии обычно проходят в два этапа. На первом исследуется сама суть вопроса: существует ли это нечто? На втором ставится вопрос: что это такое? В случае с темной материей большинство ученых уверено, что первый этап пройден. Если же говорить о темной энергии, то так далеко они пока не продвинулись.

СКРЫТАЯ МАССА

Первым, кто указал на возможность существования темной материи, был швейцарский астроном Фриц Цвикки. В 1932 году он изучал скопление Волосы Вероники. Исследуя движение галактик, вращавшихся вокруг его центра, Цвикки вычислил, сколько материи требуется, чтобы поддерживать их гравитационную связь. Проанализировав их излучение и рассчитав общее количество имевшихся звезд, он обнаружил, что большей части массы не хватало.

темная материяОткрытие Цвикки должно было бы вызвать громадный интерес, но из-за его раздражительного характера коллеги-ученые его не любили, поэтому это открытие, как и многие другие, сделанные им, были проигнорированы.

СПИРАЛЬНАЯ ЗАГАДКА

Пройдет еще 40 лет, когда другой ученый снова займется изучением скрытой массы. Этим ученым окажется Вера Рубин, работавшая на кафедре геомагнетизма Института Карнеги в Вашингтоне.

С помощью высокочувствительного спектрографа, сконструированного ее коллегой физиком Кентом Фордом, Рубин изучала движения звезд в спиральных галактиках, лежащих на ребре. При расчете скорости этих звезд она отметила аномалию. На удалении от центра галактики звезды не замедлялись, как считалось ранее. Ученые полагали, что звезды в центре, где скоплена большая часть массы, врашаются гораздо быстрее, чем во внешних областях (как планеты в планетарных системах).

ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ

Рубин поняла, что во внешнем гало спиральных галактик должна концентрироваться та же масса, что и в ярко сверкающем центральном диске. Однако увидеть ее невозможно, поскольку речь идет о темной материи. По-началу эти рассуждения были встречены скептически, но дальнейшие исследования подтвердили выводы Рубин и Форда. Анализ газа в скоплениях галактик с помощью рентгеновской обсерватории «Чандра» показал, что темной материи в 10 раз больше, чем вещества, имеющего излучение. Оказалось, что Цвикки был целиком прав.

Для более точного подсчета темной материи было разработано гравитационное линзирование. Этот метод впервые предложил также Цвикки. Все указывало на то, что темной материи было гораздо больше, чем видимого вещества. Правда, если вопрос о самом существовании темной материи больше не стоял, наука пока не могла объяснить, что же это такое.

СТРАННЫЕ ЧАСТИЦЫ

Считалось, что некоторая часть темной материи может включать нейтрино, черные дыры и плотные образования, названные «массивными объектами гало галактик» (МАСНО), такие как коричневые карлики. Профессор астрономии из Принстонского университета в Нью-Джерси Джерри Острикер считает, что «мы не знаем, что такое темная материя, зато мы знаем о том, что к ней точно не относится». У темной материи есть масса, говорит он, но она не участвует в электромагнитном взаимодействии с другой материей, поэтому не излучает и не поглощает свет.

Во-вторых, она не содержит обычных элементарных частиц, о которых мы знаем, поэтому, возможно, она состоит из каких-то странных частиц, которые пока не открыты. Ученые называют такие частицы «слабовзаимодействуюшими массивными частицами» (WIMP). Предпринимаются попытки обнаружить их, но на сегодня результаты пока нулевые.

ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ

Впереди ученых ожидали два новых удара.

Удар № 1: по картам космического фонового излучения вывели форму Вселенной, что дало основание считать, что масса Вселенной намного больше, чем предполагалось ранее.

Удар № 2: изучая красное смешение сверхновых типа 1i в попытках определить скорость расширения Вселенной, астрофизик Сол Перлмуттер, возглавлявший Космологический проект по изучению сверхновых звезд в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, сделал открытие. Он обнаружил, что эти сверхновые были на самом деле на 17-25 % более тусклыми, чем предполагалось по теории Большого взрыва. Они находились от нас дальше, чем показывали прежние прогнозы, стало быть, скорость расширения Вселенной растет. Должна существовать отрицательная гравитация. Ее нарекли темной энергией, и все ученые мира принялись за формулировку теории.

КОСМОС УСКОРЯЕТСЯ

Одно из объяснений, что такое темная энергия, может заключаться в том, что после Большого взрыва она была доминирующей силой, но с расширением Вселенной ее гравитация ослабла. По мере того как плотность пространства уменьшилась примерно 6 млрд лет назад, темная энергия взял верх, и расширение Вселенной стало ускоряться. Другая гипотеза требует повторного введения космологической постоянной Эйнштейна, указывающей на то, что пространство само противодействует гравитации.

Еще одна теория описывает темную энергию как форму отрицательного давления или такой тип силового поля (как электромагнетизм), называемый квинтэссенцией, который отталкивает материю.

Поскольку энергия и масса взаимозаменяемы (по знаменитой формуле Эйнштейна E = mc²), темная энергия может составлять большую часть массы во Вселенной — чуть ли не до 73 %. А вот темная материя охватывает меньше 27 %, тогда как звезды, газ и пыль вместе дают оставшуюся часть (0,5%). Какое из решений правильное, ученым пока еще только предстоит решить.

Вам понравится

2 комментария

  1. Сеньор Помидор:

    Темная энергия и темная материя связаны с физическим вакуумом. Физический вакуум — это особая среда, формирующая пространство Вселенной, имеющая огромную энергию, порождающая вещество и время, но не видима нами из-за отсутствия у нас нужных органов чувств и потому кажущаяся нам пустотой. Существование физвакуума академической наукой полностью признается. Но при этом академики отрицают наличие в нем огромной энергии, и в этом состоит их ошибка. Плотность вакуумной энергии можно рассчитать по формуле
    E/V = cccc / (8 pi G rr)
    где c — скорость света, pi = 3.14, G — гравитационная постоянная, r — минимально возможный радиус черной дыры без учета процесса ее квантового испарения (либо радиус электрона, либо планковская длина — пока не ясно). Энергия физвакуума знакома нам в форме кинетической энергии. На самом деле такой энергии нет, и вместо кинетической действует вакуумная энергия. Когда мы бросаем камень, мы через ускоренное движение его гравитационного поля деформируем структуру окружающего физвакуума, совершаем над ним работу и передаем ему нашу мускульную энергию. А когда камень ударится о препятствие, он движется замедленно и таким неравномерным движением снова деформиирует структуру физвакуума, но теперь уже физвакуум совершает над ним работу и отдает ту энергию, которую получил чуть ранее на стадии ускорения. И плюс к этому некоторый добавок. В зависимости от условий ускорения и торможения этот добавок может в десятки, сотни и даже тысячи раз превышать то, что мы называем кинетической энергией. Вот это и есть темная энергия, она действует на всех уровнях мироздания.
    А темная материя — это нарушение первоначального равномерного распределения физвакуума по пространству Вселенной. Физвакуум взаимодействует не с веществом, а с полями, в частности с гравитационным полем. Под действием гравитации центрального светила он стягивается к нему и образует вокруг него своеобразную шубу или оболочку, которая передвигается в пространстве как единое целое со светилом. В итоге рядом со светилом плотность физвакуума становится чуть больше, вдали от него чуть меньше. Образуется то, что можно назвать мегафлуктуацией вакуума. И отдаленные планеты теперь будут притягиваться к центральному светилу гравитацией не только самого светила, но и созданной им мегафлуктуации. А внешне это будет проявляться как появление дополнительной темной материи в системе.

  2. На самом деле тёмная энергия отчетливо себя проявляет в величинах констант и во всех известных физических явлениях. Например, в величине скорости света (СС): скорость всякого волнового процесса определяется физическими параметрами среды, в которой распространяется этот процесс. Поэтому можем заключить, что пространство не пустота, а среда с явно наблюдаемым свойством. Используя термодинамику, можно вычислить СС через энергию Ридберга и пост. Планка..В Ин-те есть статья » Скорость света — ключ к разгадке тайн вселенной».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях