Termenii de energie întunecată și materie întunecată nu au în întregime succes și reprezintă o traducere literală, dar nu semantică din engleză. În sens fizic, acești termeni înseamnă doar că aceste substanțe nu interacționează cu fotoni, și ar putea fi la fel de bine numite materie și energie invizibile sau transparente.
Materia întunecată în astronomie și cosmologie, precum și în fizica teoretică, este o formă ipotetică a materiei care nu emite sau interacționează cu radiațiile electromagnetice. Această proprietate a acestei forme de materie face imposibilă observarea sa directă.
Concluzia despre existența materiei întunecate este făcută pe baza a numeroase, în concordanță între ele, dar semne indirecte ale comportamentului obiectelor astrofizice și efectelor gravitaționale pe care le creează. Descoperirea naturii materiei întunecate va ajuta la rezolvarea problemei masei ascunse, care, în special, se află în viteza de rotație anormal de mare a regiunilor exterioare ale galaxiilor.
Hai să aflăm mai multe despre toate acestea …
Materia întunecată și energia întunecată nu sunt vizibile pentru ochi, dar prezența lor a fost dovedită prin observațiile universului. În urmă cu miliarde de ani, universul nostru s-a născut după un Big Bang catastrofal. Pe măsură ce universul timpuriu s-a răcit încet, viața a început să se dezvolte în el. Ca urmare, s-au format stele, galaxii și alte părți vizibile ale acesteia. Mărimea universului nostru este pur și simplu uluitoare. De exemplu, un Soare este suficient pentru a lumina și încălzi un milion de planete ca Pământul. În acest caz, Soarele este o stea de dimensiuni medii, iar galaxia noastră singură este formată din 100 de miliarde de stele. Acest număr depășește numărul de boabe de nisip de pe o plajă mică. Totuși, acest lucru nu este totul.
După cum știți, Universul este format din câteva miliarde de galaxii, unde există o varietate de materii. Este posibil ca oricare dintre aceste chestiuni să fie invizibile pentru ochi. Cel mai probabil, din moment ce rezultatele studiilor recente au arătat că putem vedea doar o zecime din univers. Aceasta înseamnă că mai mult de 90% din materie pur și simplu nu poate fi examinată de către o persoană chiar și cu utilizarea echipamentelor speciale. Astronomii numesc această problemă întuneric.
Este cunoscut faptul că materia întunecată interacționează cu „luminos” (baryonic), cel puțin într-o manieră gravitațională, și este un mediu cu o densitate cosmologică medie de câteva ori mai mare decât densitatea barionilor. Acestea din urmă sunt capturate în gropile gravitaționale ale concentrațiilor de materie întunecată. Prin urmare, deși particulele de materie întunecată nu interacționează cu lumina, lumina este emisă de unde există materie întunecată. Această proprietate remarcabilă a instabilității gravitaționale a făcut posibilă studierea cantității, stării și distribuției materiei întunecate din datele de observație de la raza radio la razele X.
Video promotional:
Publicat în 2012, un studiu asupra mișcării a peste 400 de stele situate la distanțe de până la 13.000 de ani lumină de Soare nu a găsit nicio dovadă a prezenței materiei întunecate într-un volum mare de spațiu în jurul Soarelui. Conform previziunilor teoriilor, cantitatea medie de materie întunecată din vecinătatea Soarelui ar fi trebuit să fie de aproximativ 0,5 kg în volumul Pământului. Cu toate acestea, măsurătorile au dat o valoare de 0,00 ± 0,06 kg de materie întunecată în acest volum. Aceasta înseamnă că încercările de înregistrare a materiei întunecate pe Pământ, de exemplu, cu interacțiuni rare de particule de materie întunecată cu materia „obișnuită”, cu greu pot avea succes.
Conform observațiilor Observatorului Spațial Planck publicat în martie 2013, interpretat ținând cont de modelul cosmologic Lambda-CDM standard, energia totală de masă a Universului observat este de 4,9% din materia obișnuită (baronică), 26,8% de întuneric. materie și 68,3% din energia întunecată. Astfel, universul este compus din 95,1% din materie întunecată și energie întunecată.
Dovada existenței materiei întunecate este greutatea ei - forța gravitației, care, la fel ca și cleiul, menține integritatea Universului. Toate părțile universului se atrag reciproc unele de altele. Datorită acestui fapt, oamenii de știință au putut calcula masa totală a Universului vizibil, precum și indicatori ai forțelor gravitaționale. În timpul calculelor, a fost dezvăluit un dezechilibru semnificativ în acești parametri, ceea ce a dat motive să credem că există o anumită materie invizibilă care are o anumită masă și care este, de asemenea, supusă gravitației.
Studiul materiei întunecate În plus, dovezi ale existenței materiei întunecate au fost influența ei gravitațională asupra altor obiecte, inclusiv traiectoria mișcării stelelor și a galaxiilor. S-a descoperit că multe galaxii se rotesc mai repede decât se aștepta. Conform teoriei gravitației lui A. Einstein, acestea ar trebui să zboare în direcții diferite. Cu toate acestea, ceva invizibil pare să le țină împreună.
De asemenea, materia întunecată poate afecta calea propagării luminii. A fost investigat fenomenul lentilelor gravitaționale, care constă în faptul că obiectele dense sunt capabile să reflecte lumina obiectelor îndepărtate, schimbând traiectoria fluxurilor de lumină. Acest lucru duce la denaturarea imaginii și la apariția mirajelor stelelor și galaxiilor. Oamenii de știință înregistrează aceste curburi de lumină, dar nu pot denumi natura acestui fenomen.
Materia întunecată din universul nostru poate exista sub forma unor obiecte masive de halo astronomice (MAGO). Acestea includ planetele, lunile, piticii maro și alb, norii de praf, stelele cu neutroni și găurile negre. De regulă, sunt prea mici pentru ca lumina lor să fie detectată de oameni, cu toate acestea, existența lor poate fi calculată prin efectul gravitațional asupra fluxurilor de lumină. În ultimii ani, astronomii au descoperit mai multe tipuri de obiecte MAGO. Ele pot consta atât din particule obișnuite baryonic, cât și din axine, neutrine, wimpils și materii întunecate supersimetrice.
Cercetări privind materia întunecată și energia întunecată
Pe măsură ce interesul pentru materia întunecată continuă să crească, noi instrumente apar pentru a ajuta la o mai largă cunoaștere a acestui fenomen misterios. De exemplu, Telescopul spațial Hubble a furnizat informații foarte valoroase despre dimensiunea și masa universului vizibil. Aceste date au fost primul și foarte important pas către studiul adevăratei cantități de materie întunecată din univers.
Este important să înțelegem că structura Universului nu este întâmplătoare și, cu ajutorul lui Hubble, puteți reprezenta structura sa în detaliu. Se știe sigur că galaxiile sunt localizate în clustere, iar aceste grupuri se află în super-grupări. Supercluzele corpurilor cosmice sunt situate într-o structură spongioasă cu goluri extinse. Evident, formarea unei astfel de structuri se datorează unor motive foarte specifice. Telescoapele cu raze X de la Observatorul Chandra ajută la studierea norilor uriași de gaz fierbinte din aceste grupuri. Oamenii de știință au descoperit că materia întunecată trebuie să fie prezentă și în aceste zone, altfel gazul va scăpa din cluster. În plus, în prezent sunt dezvoltate noi instrumente care, în final, vor ajuta la discernământul acestei părți întunecate a universului.
Abordări și metode pentru studierea particulelor de materie întunecată
În acest moment, oamenii de știință din întreaga lume încearcă în toate modurile posibile să descopere sau să obțină artificial particule de materie întunecată în condiții terestre, folosind echipamente super-tehnologice special concepute și multe metode de cercetare științifică diferite, dar până în prezent toate lucrările nu au fost încununate de succes.
Din ce este făcut universul
Una dintre metode implică efectuarea de experimente pe acceleratoare de mare energie, cunoscute în mod obișnuit sub numele de colizori. Oamenii de știință, crezând că particulele de materie întunecată sunt de 100-1000 de ori mai grele decât un proton, presupun că acestea vor trebui să fie generate atunci când particulele obișnuite se ciocnesc, accelerate la energii mari de către un colizor. Esența unei alte metode este înregistrarea particulelor de materie întunecată care se află în jurul nostru. Principala dificultate în înregistrarea acestor particule este aceea că acestea prezintă o interacțiune foarte slabă cu particulele obișnuite, care sunt în mod transparent transparent pentru ele. Și totuși, particulele de materie întunecată foarte rar, dar se ciocnesc cu nucleele atomice și există o anumită speranță, mai devreme sau mai târziu, de a înregistra acest fenomen.
Există alte abordări și metode pentru studierea particulelor de materie întunecată și care dintre ele va duce la succes mai întâi, doar timpul va spune, dar în orice caz, descoperirea acestor noi particule va fi o realizare științifică majoră.
Substanță anti-gravitație
Energia întunecată este o substanță și mai neobișnuită decât aceeași materie întunecată. Nu are capacitatea de a se aduna în grupuri, drept urmare este uniform distribuit în întregul Univers. Dar cea mai neobișnuită proprietate în acest moment este anti-gravitația.
Datorită metodelor astronomice moderne, este posibil să se determine rata de expansiune a Universului în prezent și să se simuleze procesul schimbării sale mai devreme în timp. Drept urmare, s-au obținut informații că, în acest moment, precum și în trecutul recent, Universul nostru se extinde, în timp ce rata acestui proces este în continuă creștere. De aceea, a apărut ipoteza despre antigravitatea energiei întunecate, deoarece atracția gravitațională obișnuită ar avea un efect încetinitor asupra procesului de „recesiune a galaxiilor”, restrângând rata de expansiune a Universului. Acest fenomen nu contrazice teoria generală a relativității, dar, în același timp, energia întunecată trebuie să aibă presiune negativă - proprietate pe care niciuna dintre substanțele cunoscute nu o deține în prezent.
Candidații pentru rolul „Dark Energy”
Masa galaxiilor din grupul Abel 2744 este mai mică de 5% din masa totală. Acest gaz este atât de fierbinte încât strălucește doar în raza X (roșu în această imagine). Distribuția materiei întunecate invizibile (care constituie aproximativ 75 la sută din masa acestui grup) este de culoare albastru.
Unul dintre presupușii candidați pentru rolul energiei întunecate este vidul, a cărui densitate energetică rămâne neschimbată în timpul extinderii Universului și, prin urmare, confirmă presiunea negativă a vidului. Un alt candidat putativ este „chintesența” - un câmp de superweak neexplorat anterior care se presupune că trece prin întregul univers. Există și alți candidați posibili, dar niciunul dintre ei nu a contribuit la obținerea unui răspuns precis la întrebarea: ce este energia întunecată? Dar este deja clar că energia întunecată este ceva complet supranatural, rămânând principalul mister al fizicii fundamentale din secolul XXI.
