Темная материя и темная энергия: невидимая доминанта во Вселенной

Как ни странно осознавать, но наблюдаемый нами мир – мы сами, Земля, звезды и далекие галактики – это лишь 4% от всей материи, существующей во Вселенной. Все, о чем мы знаем, сопоставимо со стандартной ошибкой измерения. Остальные 96% — загадочные темная энергия и темная материя — та часть реальности, о которой мы практически ничего не знаем.

Впервые о темной материи заговорили почти век назад. В 30-е годы прошлого столетия ученый Фриц Цвикки наблюдал скопление галактик в созвездии Волосы Вероники.

Измерение скоростей движения галактик должно было дать представление о массе этого скопления. Однако, вопреки ожиданию, наблюдения показали: скорости галактик скопления соответствуют в несколько раз большей массе скопления, чем видимая масса всех его членов. Скопление вело себя так, будто там присутствует нечто, что мы не видим, и этого нечто в несколько раз больше того, что мы видим.

В 70-е годы ученые решили изучить скорость звезд в самих галактиках. Поскольку гравитационно периферия галактики не связана с ее центром, скорость движения звезд должна была падать по мере удаления от центра. Однако их скорость на периферии оказалась даже выше. Это можно было объяснить только одним: масса с увеличением расстояния от центра не падает, как ожидалось, а, наоборот, увеличивается. А это означало присутствие некоей материи, которая заставляет галактики вращаться не как скопление частиц в газе, а как цельное тело, похожее на колесо.

Ученые долго пытались найти носителя обнаруженной загадочной массы. Сначала предположили, что это может быть пыль, но пыль поглощала бы свет звезд, а этого не происходило. Затем подумали, что это могут быть черные дыры, но они должны были влиять на соседние звезды, чего зафиксировано не было. Ученые пришли к выводу, что некое невидимое вещество окружает все звезды, все галактики, оно проникает всюду: темная материя есть даже вокруг нас.

Саму темную материю увидеть невозможно, но можно обнаружить ее присутствие при помощи гравитационного линзирования. Дело в том, что темная материя, как и любое массивное тело, изменяет своим гравитационным полем направление распространения электромагнитного излучения – по сути, действует как линза, меняющая направление светового луча.

Также о темной материи известно, что она распределена неравномерно: к примеру, может образовывать сгустки. Но она не излучает и не поглощает свет. Все это говорит о том, что она состоит из каких-то слабо взаимодействующих неизвестных нам частиц.

В конце 20-х годов прошлого века астроном Эдвин Хаббл выяснил, что чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется. Это означало, что Вселенная непрерывно расширяется. Однако только недавно выяснилось, что расширяется Вселенная неравномерно. На краю Вселенной галактики «улетают» быстрее. А это значит, Вселенная расширяется с ускорением. Силу, которая создает это ускорение, заставляя галактики разлетаться друг от друга, назвали темной энергией. Понимания, откуда она берется, у ученых пока нет.

По материалам лекции кандидата физ.-мат. наук, с.н.с. Лаборатории физики звезд К.Л. Масленникова «Темная материя и темная энергия».

Еще больше о тайнах Вселенной можно узнать на лекциях, которые проходят в Обсерватории. Следите за новостями!