Что такое темная материя?
Темная материя - это тип материи, состоящий из мелких частиц, которые не взаимодействуют с обычной материей и не излучают электромагнитное излучение. Это означает, что они не могут генерировать, отражать или поглощать свет. По этой причине темная материя прозрачна и не видна невооруженным глазом.
Помните, что когда мы говорим о материи, мы имеем в виду любое тело или материал, который занимает определенное место в пространстве и имеет массу и объем. Темная материя соответствует этим характеристикам, хотя ее невозможно увидеть.
Итак, если темная материя прозрачна, как мы узнаем, что она существует? О его существовании известно из-за эффектов, которые он вызывает во Вселенной, таких как смещение звезд или искажение излучаемого ими света. Считается, что темная материя может оказывать влияние как на явления, так и на другие.
Изучение темной материи имеет первостепенное значение, поскольку оно позволит нам понять функционирование звездных структур. Это также поможет расшифровать, что произошло в начальный момент формирования Вселенной, более известный как Большой взрыв.
Состав темной материи
Хотя существование темной материи - факт, доказанный наукой, не очень ясно, из чего она состоит. Известно, что темная материя не состоит из протонов или нейтронов (барионная материя). Тогда возникает два основных компонента:
Небарионная материя (WIMP's)
Небарионная материя будет состоять из так называемых массивных частиц слабого взаимодействия, более известных как WIMP (от англ. слабовзаимодействующие массивные частицы). Это частицы меньше атома и обладают способностью взаимодействовать с видимым веществом под действием силы тяжести.
Их существование является гипотетическим, и считается, что если бы они действительно существовали, они были бы очень холодными, имели бы большую массу и двигались бы очень медленно.
МАЧО
Массивные объекты галактического гало или МАЧО (от англ. Массивный астрофизический компактный гало-объект) состоят из блуждающих планет, несостоявшихся звезд и черных дыр, которые представляют собой области пространства с большим гравитационным притяжением.
Хотя возможно, что они являются частью темной материи, их доля по сравнению с вимпами очень мала.
См. Также Материя
Как была открыта темная материя?
В принципе, темная материя была всего лишь теорией. В 1933 году швейцарский астроном и физик Фриц Цвикки высказал предположение, что существует некий тип необнаруживаемой материи, которая может влиять на движения, происходящие в скоплении галактик под названием Кома.
Скопление - это набор звезд, которые притягиваются друг к другу благодаря своей гравитационной силе. И Цвикки с помощью научного метода обнаружил, что общая масса изученного скопления примерно в 400 раз больше, чем было рассчитано. По этой причине он пришел к выводу, что существует некая невидимая материя, которая добавляет дополнительную массу всей этой группе звезд.
В 1970-х годах астроном Вера Рубин обнаружила, что звезды в галактике Андромеды движутся с одинаковой скоростью независимо от их местоположения. Эта однородность скорости предполагала, что было что-то еще невидимого характера, которое добавляло массы этим звездам.
Вклад Рубина был существенным в закладке основ существования темной материи, что неоднократно подтверждалось различными наблюдениями. Одним из самых важных было открытие в 2005 году галактики VIRGOHI21, почти полностью состоящей из темной материи.
В 2021 году была получена наиболее подробная карта распределения темной материи, созданная телескопом Виктора М. Бланко, расположенным в Чили. Карта показывает, что темная материя гораздо более распространена во Вселенной, чем предполагалось изначально, что открывает новые подходы в области астрономии и физики.
Как наблюдается темная материя?
Поскольку темная материя на самом деле прозрачна, нет прямого метода наблюдения, который мог бы легко доказать ее существование. Однако есть и другие методы. Наиболее часто используются:
Гравитационные линзы
Гравитационное линзирование - это явление, которое возникает, когда свет от очень далекого звездного тела искажается в присутствии другого массивного тела, такого как галактика, планета, Солнце и т. Д.
Измерение этого искажения, имеющего форму кривой, используется для определения массы вызвавшего его объекта. Соответствие между массой и светимостью может указывать на присутствие темной материи, поскольку чем выше светимость, тем больше темной материи содержится в исследуемом теле.
Гамма-телескопы
В центре Млечного Пути, в нашей галактике, находится очень интенсивное световое ореол, состоящее из гамма-лучей, которое называется избыточной энергией ГэВ в центре Галактики. Считается, что этот ореол создается темной материей, которая аннигилирует сама себя.
Хотя темная материя не может излучать или отражать свет, существует гипотеза, что столкновение двух частиц темной материи может вызвать испускание гамма-лучей в очень слабом масштабе. Этот результат называется «аннигиляцией темной материи».
Гамма-телескопы наносят на карту Вселенную в поисках источника, который порождает этот тип светимости, и есть подозрение, что при обнаружении гамма-лучей они также обнаруживают темную материю. Самый известный из них - космический гамма-телескоп Ферми.
Темная энергия
Хотя их можно спутать как синонимы, темная материя и темная энергия - это два разных понятия.
Темная энергия - это форма энергии, существующая в космосе, которая оказывает такое отталкивающее давление, что противодействует эффекту гравитации и способствует ускоренному расширению Вселенной.
Темная энергия составляет почти 70% массы в космосе, но, как и темная материя, многое еще неизвестно о ее функциях и составе.
И темная энергия, и темная материя сосуществуют во Вселенной, но это два независимых явления.
Смотрите также:
- Вселенная
- Млечный Путь
- Галактика
