Темная материя, или галактический клей

«…Дна никакого Нет у Вселенной нигде, и телам изначальным остаться Негде на месте, раз нет ни конца, ни предела пространству.»
Тит Лукреций Кар

Видимая Вселенная, состоящая из россыпей звезд и галактик, прекрасна и удивительна. Но еще удивительнее тот факт, что большую часть материи, из которой состоит Вселенная, увидеть невозможно.

Незримая поддержка

О существовании темной материи наиболее прогрессивные астрономы стали подозревать еще в 1920-х годах. В 1930-е годы появилась теории скрытой массы — так называли невидимое вещество, наполняющее Вселенную и влияющее на космические объекты. В чем же заключается влияние этого загадочного вещества?

Изучая далекие галактики, ученые заметили странное явление: некоторые галактики двигались с очень высокой скоростью — и при этом их звезды не разлетались в разные стороны, хотя, по известным законам физики, должны были. Массы галактик было явно недостаточно, чтобы удержать такое количество звезд вместе. Поэтому было выдвинуто предположение, что, кроме видимых небесных объектов, существует какая-то невидимая материя. Масса этой материи и делает галактику достаточно «тяжелой» для того, чтобы она сохраняла устойчивость.

В 1960-1970-х годах астрономы вооружились более мощными приборами и обнаружили новые доказательства существования неизвестной материи, которая была названа темной. Выяснилось, что если сложить массы всех звезд в любой галактике и сравнить с массой всей галактики в целом, то последняя будет больше. Значит, в галактиках есть невидимое массивное вещество.

Еще одно доказательство существования темной материи: звезды, расположенные на окраинах галактик, движутся практически с такой же скоростью, как звезды в центре, — хотя они должны двигаться медленнее, чтобы оставаться на своих орбитах, ведь гравитация по мере удаления от центра ослабевает. Было сделано предположение, что каждую галактику окружает невидимое гало, состоящее из темной материи и оказывающее гравитационное воздействие на звезды.

Галактическое гало
Галактическое гало — это невидимая часть галактики, состоящая из темной материи, межгалактического горячего газа и звезд. Гало имеет форму, близкую к сферической, его размеры превышают размеры самой галактики

Получается, что темная материя действует подобно клею: она при помощи гравитации удерживает звезды, галактики и скопления вместе. Влияние темной материи на развитие и существование Вселенной еще недостаточно изучено, но понятно, что оно очень значительно.

Еще одна загадка — темная энергия

В 1990-х годах, проводя наблюдение за сверхновыми звездами, яркость которых была давно известна, астрономы обнаружили, что они становятся тусклее, а значит, удаляются.

О расширении Вселенной было известно давно, и это принималось во внимание при расчетах. Но звезды удалялись быстрее, чем следовало. То есть Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Что же влияет на увеличение скорости расширения? По мнению ученых, таким элементом может быть неизвестная энергия, обладающая отрицательным давлением. По аналогии с темной материей, эту энергию тоже назвали темной.

О темной энергии известно немного: у нее небольшая плотность, она распределена по Вселенной равномерно, на обычную материю она влияет при помощи гравитации и больше никак с ней не взаимодействует

Теория темной энергии продолжала теорию темной материи. Мы уже знаем, что темная материя нужна для того, чтобы своей гравитацией удерживать объекты во Вселенной вместе, на своих орбитах вращения. Но чтобы сформировать из нашей Вселенной диск (а она имеет именно такую форму), массы темной материи недостаточно. И тут на арену выходит темная энергия. Ее существование объясняет и форму Вселенной, и ее расширение.

О том, что такое темная энергия и какова ее сущность, не прекращаются жаркие споры. Но в одном ученые согласны: темной энергии во Вселенной очень много, она составляет не меньше 70% ее объема.


Поделиться ссылкой