Що таке темна матерія?
Темна речовина - це вид речовини, що складається з дрібних частинок, які не взаємодіють із звичайною речовиною і не випромінюють електромагнітного випромінювання. Це означає, що вони не можуть генерувати, відбивати або поглинати світло. З цієї причини темна речовина прозора і не може бути видно неозброєним оком.
Пам’ятайте, що, говорячи про матерію, ми маємо на увазі будь-яке тіло чи матеріал, що займає місце в просторі та має масу та об’єм. Темна матерія відповідає цим характеристикам, хоча побачити її неможливо.
Тож якщо темна матерія прозора, звідки ми знаємо, що вона існує? Його існування відомо завдяки наслідкам, які він спричиняє у Всесвіті, таким як переміщення зірок або спотворення світла, яке вони випромінюють. Вважається, що як на явища, так і на інші може впливати темна речовина.
Дослідження темної матерії є надзвичайно важливим, оскільки це дозволить нам зрозуміти функціонування зоряних структур. Це також допомогло б розшифрувати те, що сталося в початковий момент, коли утворився Всесвіт, більш відомий як Великий вибух.
Склад темної речовини
Хоча існування темної матерії - це факт, доведений наукою, не дуже зрозуміло, з чого вона зроблена. Відомо лише те, що темна речовина не складається з протонів або нейтронів (баріонової речовини). Тоді виникає існування двох основних компонентів:
Небаріонна речовина (WIMP)
Небаріонна речовина буде складатися з так званих масивних частинок слабкої взаємодії, більш відомих як WIMP (від англійської, слабо взаємодіючі масивні частинки). Вони є частинками меншими за атом і мають здатність взаємодіяти з видимою речовиною під дією сили тяжіння.
Їх існування є гіпотетичним, і вважається, що якби вони існували, вони були б дуже холодними, мали б велику кількість маси і рухались би дуже повільно.
МАХО
Масивні об’єкти галактичного ореолу або MACHO (від англ Масивний астрофізичний компактний ореол) складаються з блукаючих планет, зірваних зірок і чорних дір, які є областями простору з великим гравітаційним тягою.
Хоча можливо, що вони є частиною темної матерії, їх частка буде дуже низькою по відношенню до WIMP.
Див. Також Матерія
Як було відкрито темну речовину?
Темна матерія була, в принципі, лише теорією. У 1933 р. Швейцарський астроном і фізик Фріц Цвіккі підняв можливість існування типу невизначеної речовини, яка могла впливати на рухи, що відбуваються в скупченні галактик, що називається Кома.
Скупчення - це сукупність зірок, які притягують одна одну завдяки своїй гравітаційній силі. І Цвікі за допомогою застосування наукового методу виявив, що загальна маса досліджуваного скупчення приблизно в 400 разів перевищувала обчислену. З цієї причини він зробив висновок, що існує тип невидимої речовини, який додає зайвої маси всій цій групі зірок.
У 1970-х роках астроном Віра Рубін виявила, що зірки в галактиці Андромеда рухаються з однаковою швидкістю, незалежно від їх розташування. Ця однорідність у швидкості наводила на думку, що існувало щось інше з невидимим характером, що додавало масу цим зіркам.
Внесок Рубіна був важливим у закладенні основ існування темної матерії, що було неодноразово доведено різними спостереженнями. Одним з найважливіших було відкриття в 2005 році галактики VIRGOHI21, майже повністю складеної з темної матерії.
У 2021 році була отримана найбільш детальна карта розподілу темної матерії, створена телескопом Віктора М. Бланко, розташований в Чилі. Карта показує, що темна матерія набагато ширше поширена у Всесвіті, ніж спочатку вважалося, що відкриває нові підходи в галузі астрономії та фізики.
Як спостерігається темна речовина?
Оскільки темна матерія насправді прозора, немає прямого методу спостереження, який би легко довів її існування. Однак існують і інші методи. Найчастіше використовуються:
Гравітаційні лінзи
Гравітаційна лінза - це явище, яке виникає, коли світло від дуже віддаленого зоряного тіла спотворюється у присутності іншого масивного тіла, такого як галактика, планета, Сонце тощо.
Вимірювання цього спотворення, яке має форму кривої, використовується для визначення маси об’єкта, який його спричинив. Відповідність між масою та світністю може вказувати на наявність темної речовини, оскільки чим вища світність, тим більше темної речовини містить досліджуване тіло.
Телескопи гамма-променів
У центрі Чумацького Шляху, нашої галактики, знаходиться дуже інтенсивний ореол світла, складений гамма-променями, який називається надлишком GeV Галактичного центру. І вважається, що цей ореол породжується темною речовиною, яка знищує себе.
Хоча темна речовина не може випромінювати або відбивати світло, існує гіпотеза, що зіткнення двох частинок темної речовини може спричинити випромінювання гамма-променів у дуже слабкому масштабі. Цей результат називається "знищення темної матерії".
Телескопи гамма-променів відображають Всесвіт у пошуках джерела, що походить від цього типу світності, і існує підозра, що при знаходженні гамма-променів він також знаходить темну речовину. Найвідоміший - космічний телескоп Fermi Gamma Ray.
Темна енергія
Хоча їх можна сплутати як синоніми, темна матерія і темна енергія - це два різні поняття.
Темна енергія - це форма енергії, що існує в космосі, яка чинить такий відразливий тиск, що вона протидіє дії сили тяжіння і сприяє прискореному розширенню Всесвіту.
Темна енергія становить майже 70% маси в космосі, але, як і темна речовина, багато чого ще невідомо про її функцію та склад.
І темна енергія, і темна матерія співіснують у Всесвіті, але це два незалежні явища.
Дивитися також:
- Всесвіт
- Чумацький шлях
- Галактика
