Oricine dintre noi a auzit cel puțin o dată despre „materia întunecată”, dar nu toată lumea este în măsură să explice corect despre ce este vorba. Poate că nu va fi nevoie de aceste explicații, deoarece cele mai recente cercetări pun sub semnul întrebării existența „materiei întunecate” ca atare.
ANOMALIE GALACTICĂ
Ipoteza „materiei întunecate” a apărut în încercarea de a înțelege natura anomaliei observate de astronomi.
În 1922, olandezul Jacobus Kaptein, studiind mișcarea stelelor, a ajuns la concluzia că o parte semnificativă a materiei din Galaxie este invizibilă - în lucrarea sa, probabil, termenul „materie întunecată” a fost folosit pentru prima dată. Zece ani mai târziu, ipoteza a fost susținută de astronomul radio Jan Oort, dar a devenit răspândită un an mai târziu, când astrofizicianul elvețian Fritz Zwicky a calculat viteza radială a opt galaxii situate la marginea clusterului Coma (constelația Coma) și a comparat datele obținute cu altele similare, dar calculate cu folosind luminozitatea aparentă a clusterului. El a descoperit că pentru a menține stabilitatea, masa totală a clusterului trebuie să fie de patru sute de ori mai mare decât masa stelelor sale. Pe baza acestui lucru, Zwicky a sugerat să existe o ofertă semnificativă de materie în cluster, care rămâne invizibilă pentru noi,dar are cel mai puternic efect gravitațional asupra galaxiilor. Zwicky a făcut o greșeală în calcule după un ordin de mărime, dar au fost confirmate măsurători mai atente: masa grupului Coma, dacă este calculată în două moduri diferite, nu converg semnificativ în rezultat!
Cu toate acestea, înainte de a face generalizări, a fost obligat să demonstreze că un astfel de efect este răspândit în spațiul prevăzut. În 1939, astronomul american Hores Babok, studiind cea mai apropiată galaxie M 31 (Nebula Andromeda), a descoperit că viteza de rotație a stelelor în jurul centrului său nu scade, așa cum se prevede mecanica cerească, invers proporțională cu pătratul distanței, dar rămâne aproape constantă. Aceasta înseamnă că galaxia pe întreaga sa lungime conține o masă semnificativă de materie invizibilă. Cu toate acestea, Babok nu a asociat anomalia cu o „materie întunecată” de neînțeles, dar a sugerat că în partea exterioară a M 31 au loc anumite procese care îi schimbă dinamica.
SCURT SCURT
Video promotional:
Astronomii au revenit la ipoteza „materiei întunecate” în anii ’60, când au apărut noi instrumente precise pentru studierea Universului. Și în 1975, Vera Rubin și Kent Ford au vorbit în cadrul unei conferințe a American Astronomical Society, care au spus că au reușit să obțină date fiabile care să indice o nepotrivire semnificativă între teoria distribuției de masă în galaxii și realitatea observată. Oamenii de știință au folosit cel mai modern spectrograf, ceea ce a făcut posibilă determinarea vitezei de rotație a ramurilor galaxiilor spiralate chiar „atunci când sunt privite de la margine”. Și au descoperit că marea majoritate a stelelor din galaxii se mișcă pe orbitele lor cu aceeași viteză unghiulară, confirmând presupunerea incredibilă: densitatea de masă în galaxii este uniform distribuită. După alți trei ani, observațiile au fost confirmate în mod independent.iar în 1980 comunitatea astronomică a recunoscut în sfârșit validitatea concluziilor. În același timp, Rubin a stabilit că teoria să fie în concordanță cu practica, galaxiile trebuie să conțină o cantitate de materie invizibilă de șase ori mai mare decât ceea ce putem vedea prin telescoape.
În același timp, alte dovezi au început să ajungă. În primul rând, studiul mișcării în sistemele de galaxii duble a relevat influența colosală a „materiei întunecate”, încălcând clar legile clasice ale mecanicii cerești. În al doilea rând, fără prezența galaxiilor eliptice „de materie întunecată” și-ar pierde rapid gazul fierbinte, ceea ce nu este observat. În al treilea rând, „materia întunecată” însuși apleacă lumina, ceea ce este dezvăluit în efectul lentilelor gravitaționale.
Astăzi se acceptă în general că ponderea „materiei întunecate” este de 84,5% din toată materia conținută în univers.
CĂUTAREA NECUNOSCUTULUI
Ideea „materiei întunecate” s-a dovedit a fi solicitată de cosmologi atunci când nu au putut detecta neomogenitatea din radiația relictă (fundal cosmic cu microunde) prevăzută de teoria originii Universului și să explice aspectul structurilor galactice prin aceasta. Introducerea în model a unor particule, care aproape că nu interacționează cu materia obișnuită, dar foarte grea, a făcut posibilă ocolirea dificultății apărute. Cu toate acestea, la începutul anilor 90, neomogenitatea radiațiilor relicte a fost totuși dezvăluită folosind observația orbitală COBE. Se părea că întrebarea era închisă, dar „materia întunecată” a fascinat deja oamenii de știință atât de mult încât nu au abandonat-o, dar, dimpotrivă, au început să caute un „transportator” la nivel subatomic.
Problema este că „materia întunecată” nu interacționează cu radiațiile electromagnetice (inclusiv lumina vizibilă), deci nu poate fi detectată prin metode tradiționale. Mai rău, studiul mișcării a patru sute de stele situate pe o rază de 13.000 de ani lumină de la Soare nu a arătat nicio influență a „materiei întunecate”, iar oamenii de știință au trebuit să concluzioneze că este neglijabilă în regiunea noastră de spațiu (aproximativ 500 grame pe volumul globului), adică înregistrarea unei particule dintr-o astfel de substanță este incredibil de dificilă, dacă nu chiar imposibilă. Fizicienii au încercat să rezolve teoretic problema, prin definirea parametrilor unei substanțe ipotetice bazate pe Modelul standard al particulelor elementare. Neutrinii (dar sunt prea ușori) și astfel de particule ipotetice precum axiile, cosmonii, gravitonii, geijinos, wimps, au fost considerate candidați.monopoluri magnetice etc. Distribuția observată a „materiei întunecate” ridică, de asemenea, întrebări: la urma urmei, dacă interacționează cu materia obișnuită prin gravitație, atunci ar trebui să fie atrasă spre centrele galaxiilor în același mod ca materia obișnuită, dar acest lucru nu se întâmplă.
Este clar că ciudățile în comportamentul „materiei întunecate” provoacă protest instinctiv din partea mai multor fizicieni, astfel că refuză să-i recunoască existența, explicând anomaliile din distribuția maselor galactice în alte moduri. De exemplu, Vera Rubin, mai sus menționată, consideră că este mai înțelept să rafinăm teoriile clasice decât să introducem în model o clasă fundamentală de particule subatomice. Este un susținător al dinamicii newtoniene modificate (MOND), propusă de Mordechai Milgrom în 1983 și încă marginală.
Cu toate acestea, cele mai recente cercetări, se pare, vor forța în curând lumea științifică să-și reconsidere atitudinea față de „materia întunecată”. Un grup de fizicieni de la Universitatea din Case Western Reserve (Cleveland, Ohio) a publicat un articol pe 19 septembrie 2016, care analizează rezultatele observațiilor a 153 de galaxii folosind telescopul infraroșu Spitzer, și atât galaxii spirală ca a noastră, cât și galaxii de formă neregulată au căzut în câmpul vizual. și galaxii uriașe și cele pitice. Studiul a fost realizat pentru a clarifica gradul de influență al „materiei întunecate” asupra rotației stelelor. Și deodată s-a dovedit că nu există deloc influență, iar anomaliile cunoscute erau explicate perfect prin distribuția materiei normale.
Autorii descoperirii sugerează că rezultatele lor sunt fundamental în contradicție cu cele anterioare, deoarece pentru prima dată pentru a estima masa obiectelor astronomice îndepărtate, imaginile au fost utilizate în raza infraroșu și nu în lumina vizibilă. Multe dintre aceste obiecte arată foarte slab, ceea ce a dus probabil la erori în calcularea masei lor reale.
Dacă datele sunt confirmate, atunci modelul cosmologic, care se bazează pe ipoteza existenței „materiei întunecate”, poate fi respins în siguranță și chiar fără a recurge la revizuirea fizicii clasice.
Anton Pervushin
