История исследования человечеством темной материи берет свое начало в 1930-х годах. Швейцарский астроном Фриц Цвикки, работавший на тот момент в Калифорнийском технологическом институте, обратил внимание на одно странное явление. Он наблюдал за скоплением галактик в Волосах Вероники – этот кластер образует на северном небе массивное созвездие, которое в обиходе, впрочем, не слишком-то и используется.
Галактики повели себя… не так, как надо
В чем заключалась странность? Цвикки решил рассчитать скорость движения галактик в кластере, основываясь на видимой материи. То есть, грубо говоря, мы можем рассчитать скорость любой планеты в Солнечной системе, зная, что за гравитационное поле отвечает Солнце.
Астрофизик рассчитал сначала гравитационное поле, создаваемое галактиками в скоплении, а потом вычислил скорость их движения. При имеющихся у Цвикки данных галактики должны были не то, что двигаться – они должны были разлететься в разные стороны. Но наблюдал он совершенно другое. Он наблюдал их движение, причем достаточно – даже слишком – быстрое.
Темная материя – то, что усиливает гравитационное поле
Фриц Цвикки, одержимый очередным невероятным инсайтом, предположил: а что, если гравитационное поле усиливается за счет наличия какой-то невидимой материи – темной материи? Темная материя – действительно темная лошадка, найденная в 30-х годах прошлого столетия и до сих пор остающаяся главной загадкой космологии. Но предположение Цвикки, довольно смелое для того времени, как-то забылось.
Почитать что-нибудь еще: Сумасшедший зожник Цвикки открыл всем глаза на сверхновые
Возобновление исследований
Той, кто подтвердила существование темной материи, была астроном Вера Рубин. Ей удалось убедить своих «коллег по цеху» в существовании этой загадочной субстанции (если ее можно так назвать) и привела ряд убедительных доказательств. Рубин сделала практически то же самое, что и Цвикки. Только наблюдала не за скоплением галактик в нескольких сотен миллионов световых лет от нас, а смотрела на звезды в нашей галактике.
Вместо галактик Вера использовала звезды. Они точно также совершают движение, но в данном случае не вокруг центра скопления, а вокруг центра галактики. Рубин заметила точно такую же «неполадку» в мироздании: скорость движения звезд должна уменьшаться по мере их удаления от центра галактики, но этого не происходит. Ожидалось, что на периферии звезды будут двигаться медленнее, но не тут-то было.
Стало быть, предположение Цвикки относительно существования темной материи оказалось подтверждено и доказано. Темная материя усиливает гравитационное поле, удерживая тела вместе – если утрировать и говорить достаточно грубо.
Перспективы для научных открытий
Это явление исследуется более 80 лет, а открыто почти век назад. Но до сих пор нет однозначного ответа о природе и составе темной материи. Даже не то чтобы однозначного – все строится на одних лишь гипотезах и предположениях. Ученые пытаются ловить нехарактерные частицы в открытом космосе, сталкивать протоны в адронном коллайдере с целью получения частиц темной материи. Они залезают глубоко под землю, прячась от космического излучения и вылавливая в бочках с водой нейтрино, а заодно и фиксируя редчайшие столкновения частиц видимой материи и темной. А еще ученые пытаются опровергнуть существование темной материи, сваливая все фокусы с вращением звезд и галактик на частицы света, которые не учитываются в расчетах.
Вот и закончено небольшое, но информативное введение. Про исследования и теории о составе темной материи – в следующих статьях.
Не забывайте подписываться на канал и оставлять комментарии!