Тайны вселенной: что такое темная материя?

Если бы у физиков был список самых странных явлений, темная материя была бы на первом месте.

Что такое темная материя?

Темная материя — это невидимый материал, который таится по всему космосу. Ученые предполагают, что он составляет около 85% всего вещества во Вселенной. В отличие от обычной материи внутри вас, вашего компьютера, планет и всех звезд на небе, темная материя не производит и не отражает свет. На протяжении десятилетий физики пытались идентифицировать частицы, из которых состоит это загадочное вещество. Но пока поиски не дали весомых результатов.

Учитывая вышесказанное, можно задаться вопросом: «Постойте. Если темная материя невидима, как мы вообще узнали о ее существовании?» Темную материю обнаружили благодаря гравитационному притяжению, которое она оказывает на видимые объекты. Это похоже на то, как вы определяете ветреную погоду: видно не ветер, а его воздействие на деревья.

К первым подсказкам, что темная материя существует, в 1930 году пришел астроном Фриц Цвикки. Он взглянул на далекий рой галактик и обнаружил что-то странное: галактики двигались слишком быстро, при такой скорости они должны были разлететься. Должно быть, среди галактик скрывался какой-то невидимый материал, удерживающий их вместе.

В 1970-х астроном Вера Рубин обнаружила, что звезды вращаются вокруг спиральных галактик намного быстрее, чем ожидалось. На таких высоких скоростях эти звезды также должны разлететься. Чтобы избежать дробления, галактики должны удерживаться вместе гравитацией темной материи.

Но темная материя влияет на вселенную не только методом удерживания ее составляющих вместе. Притяжение этой невидимой субстанции может замедлять вращающуюся полосу звезд в самом сердце Млечного Пути.

Ученые использовали особую методику, чтобы воссоздать график замедления. Этот подход работает примерно так же, как определение возраста дерева путем подсчета колец в стволе. Метод показывает, что скорость вращения звезд снизилась минимум на 24% с момента их образования миллиарды лет назад. Данное замедление является еще одним косвенным, но важным доказательством существования темной материи.

Реальность на грани фантастики

Существуют гипотетические частицы темной материи, называемые «макросами». Макросы могут перемещаться в космосе и бомбардировать Землю. Теоретически макросы могут иметь практически любой размер и массу. А поскольку темная материя не взаимодействует с обычной материей, ничто не может помешать ей беспрепятственно перемещаться сквозь стены, деревья и даже человеческую плоть.

Сначала ученые предположили, что макросы имеют размер в квадратный микрометр. Допустим, он пронесся через ваше тело с гиперзвуковой скоростью, что намного быстрее скорости звука. Команда подсчитала, что этот макрос будет выделять в ваше тело столько же энергии, сколько обычная металлическая пуля. Но ущерб, нанесенный макросом, будет отличаться от ущерба, нанесенного пулей. Макрос нагреет цилиндр ткани на своем пути примерно до 10 000 000° по Цельсию, это приведет к испарению ткани и оставит после себя плазму. Это как в «Звездных войнах» джедай ударил бы вас световым мечом.

В случае «нападения» макроса вы бы ничего не смогли сделать. Тем не менее, причин для беспокойства нет: до сих пор не было сообщений о том, что «какой-то ненормальный ранит людей световым мечом». Этот факт исключает первоначальное предположение ученых о размере макросов и их воздействии на тело человека.

Это привело исследователей к новой оценке невидимых частиц: если они есть, они должны быть меньше микрометра. Вероятность умереть от их воздействия составляет менее 1 на 100 миллионов.

Большинство ученых убеждены в существовании темной материи, но до сих пор не знают, что это такое. Было предложено множество различных типов частиц для ее объяснения. Тем не менее, эксперименты по их поиску пока не увенчались успехом. В результате у некоторых физиков есть альтернативная идея: может быть, темной материи вообще не существует. Возможно, в очень больших масштабах гравитация просто ведет себя странным образом, а мы этого еще не понимаем.

Читайте еще больше увлекательных статей в нашем блоге. А чтобы  на это было время, доверьте домашние задания специалистам ФениксХелп!