Меню Меню

Что такое темная материя?

Краткий обзор одной из величайших загадок вселенных.

Новости: вы, все, что вас окружает, и все, что вы можете увидеть или потрогать - все наблюдаемое «вещество» - составляет только 5% Вселенной.

Ага, верно, 5%. Остальные 95%? Он состоит из темной материи и темной энергии. Что вы спрашиваете? Что ж, непостижимая правда в том, что на самом деле никто не знает. В то время как 5% Вселенной взаимодействует со светом и с частицами, которые составляют нас (это означает, что мы можем коснуться и увидеть их), 95% состоит из невидимой материи и сил, которые мы не можем видеть, трогать, обонять или взаимодействовать с ними - это сделан из тьмы.

Очевидно, что этот огромный пробел в передовых знаниях не устраивает ученых, и поэтому они потратили уйму времени, пытаясь выяснить, как классифицировать эту тьму. Учитывая, что эти явления ответственны за структуру Вселенной, мы подумали, что было бы уместно провести вас через то, что они обнаружили до сих пор. Мы до сих пор не знаем наверняка, что такое темная материя или энергия, но можем догадываться…


Тёмная материя

После того, как Альберт Эйнштейн открыл свой теория гравитацииОдно стало определенным насчет Вселенной. В этом не было никакого смысла.

После того, как он выяснил, как рассчитать гравитацию любого объекта, он смог приблизительно вычислить, сколько гравитации должно быть во Вселенной, чтобы она выглядела так, как это было. Удивительно, но, по его подсчетам, не существовало достаточно «вещества», чтобы удерживать вместе галактики и сложные структуры. Если бы мы просто работали с гравитацией, излучаемой объектами, которые мы можем видеть, звезды оказывали бы только неравное и неопределенное притяжение друг к другу, вероятно, дрейфуя друг от друга и рассеиваясь по Вселенной.

На самом деле во Вселенной достаточно гравитации, чтобы сгруппировать звезды и планеты в различные образования. Следовательно, мы не видим дополнительную гравитацию. Ученые назвали это неизвестное вещество «темной материей».

Мы можем не только математически вычислить существование темной материи, но и увидеть это… что-то вроде этого. Хотя он не взаимодействует напрямую с самим светом, места с высокой концентрацией темной материи искривляют проходящий поблизости свет, поскольку они имеют интенсивное гравитационное поле.

Другими словами, несмотря на то, что мы ничего не знаем о темной материи, мы можем быть уверены, что она существует.

Существует множество теорий о том, чем может быть темная материя, но более конкретные наблюдения вращаются вокруг того, чем мы знаем, что это не так. Мы знаем, что темная материя - это не просто облака нормальной материи, состоящие из светоотражающих частиц, называемых барионами. Мы знаем это, потому что мы могли бы обнаруживать барионные облака по их поглощению проходящего через них излучения.

Мы также знаем, что темная материя не является антивеществом, потому что мы не видим уникальных гамма-лучей, которые образуются, когда антивещество реагирует с нормальной материей. Наконец, мы знаем, что темная материя не состоит из черных дыр (компактных объектов, которые сильно влияют на свое окружение посредством гравитации), потому что если бы это было так.

По сути, мы точно знаем о темной материи три вещи:

  • Это существует
  • Он взаимодействует с гравитацией
  • Это очень много


Темная энергия

По оценкам ученых, темная материя составляет около 27% Вселенной. Как бы там ни было, математики, если планеты, звезды и мы составляем 5%, это означает, что еще 68% остаются неучтенными.

Войдите в темную энергию.

В 1929 году Эдвард Хаббл (прославившийся телескопом) исследовал, как длины волн света, излучаемого далекими галактиками, смещаются в сторону красного конца спектра. Он обнаружил, что более тусклые и далекие галактики демонстрируют большее красное смещение (растяжение световых волн при движении, заставляющее объекты казаться красными), чем более близкие. Хаббл понял, что эта матрица красного смещения может возникнуть только в том случае, если Вселенная активно расширяется.

Умы людей были изрядно потрясены этим - вполне вероятно, что последствия Большого взрыва все еще ощущались, поскольку Вселенная продолжала расти (или «взрываться»). Было широко распространено мнение, что это расширение в конечном итоге замедлится из-за действия силы тяжести. Другой Наблюдение Хаббла Однако эта теория перевернулась с ног на голову, когда наблюдения далеких сверхновых в 90-х годах показали, что Вселенная раньше расширялась медленнее, чем сегодня. Расширение Вселенной не замедлялось, а было ускоряющий.

Теперь, как известно любому, кто посещал научные классы в 9 классе, материю нельзя создать из ничего. И везде, где есть пустое пространство во Вселенной, каждую секунду образуется все больше. Если Вселенная растет, должно быть, что-то ее подпитывает. Некоторыезадача должно заполнять это пространство.

Пространство не меняет своих свойств при расширении, его просто больше. Следовательно, темная энергия кажется некой присущей космосу энергией, которая сильнее любой другой энергии, которую мы знаем, и которая действует в пустом пространстве и в пустом пространстве, создавая его больше. И со временем он становится сильнее. В конце концов, в пустом пространстве больше энергии, чем во всем остальном во Вселенной вместе взятых (68%).

Итак, как космос получает эту энергию? Эйнштейн думал что эта темная энергия может быть свойством самого пустого пространства, а не силой, действующей на него. Он предположил, что это может быть силовое поле, подобное гравитации, которое просто работает противоположным образом - выталкивает, а не внутрь. Он назвал это «космологической постоянной». К сожалению, никто не нашел хорошего объяснения того, почему должна присутствовать космологическая постоянная, не говоря уже о том, почему она должна иметь именно то значение, которое вызывает наблюдаемое ускорение.

Другая теория заимствует из квантовой физики, предполагая, что пустое пространство на самом деле вовсе не пусто, а полно крошечных частиц, которые постоянно появляются и исчезают. Но когда физики попытались подсчитать, сколько энергии это даст пустое пространство, они обнаружили, что это невозможно.

Последняя, ​​немного диковинная теория состоит в том, что теория гравитации Эйнштейна в целом неверна. Но до сих пор никакие альтернативные теории не смогли вычислить свойства взаимодействующих тел так же идеально, как теория Эйнштейна.

Итак, на самом деле, как и темная материя, мы не совсем на грани того, чтобы узнать, что же такое темная энергия на самом деле. Можно сказать, что мы все еще… в темноте.


Узнаем ли мы когда-нибудь?

То, что мы, по сути, понятия не имеем, из чего состоит 95% нашей Вселенной, одновременно и неудобно, и радует. Наши теории о темной материи и энергии по-прежнему остаются лишь теориями.

Я, например, полностью уверен, что мы сделаем большой шаг вперед к выяснению того, что нас окружает в течение жизни поколения Z. Возможно, мы не сможем найти все ответы, но опять же, где в этом будет веселье?

Универсальный доступ