В астрофизике это одна из самых интересных почв для изучения. Хоть мы знаем о них очень-очень мало, однако нет сомнений в том, что они безусловно существуют. Причём, по процентному соотношению, они составляют нашу Вселенную куда больше, чем то, что мы видим. Думаю многие догадались о чём сегодня пойдёт речь. Конечно же я говорю о тёмной материи и тёмной энергии. Наверняка почти каждый слышал о них. Однако немногие углублялись в эту тему. А у некоторых встаёт вполне очевидный и логичный вопрос: Почему мы вообще решили, что они существуют? Что ж, давайте разберёмся в этом.
Начнём с того, что тёмная материя и тёмная энергия совершенно две разные вещи, просто многие их считают одним и тем же. Хотя между ними есть очень интересное сходство – ни про первое, ни про второе мы практически ничего не знаем. Простите, неудачная попытка пошутить. Что ж, начнём с тёмной материи.
Почему же она "тёмная"? Ну, одним из вариантов может послужить тот, который раскрывает невозможность наблюдать за этим видом материи, дело в том, что она не участвует в электромагнитном взаимодействии, оттого и недоступна для нашего взора. Так что этот "тёмный" странник таит немало секретов. Причём, что интересно, тёмная материя занимает примерно 26,8% состава Вселенной, а точнее её массы-энергии. Тогда как видимая материя составляет 4,9%. Однако она прекрасно дружит с гравитацией, собственно говоря благодаря этому мы и "открыли" её существование для себя. Дело в том, что она решает проблематику скрытой массы. Возьмём те же галактики, они вращаются, да, Америку я этим не открыл, однако они имеют также внешние области, эффекты которых позволяют им аномально быстро вращаться. Ибо там действует очень массивное вещество, однако оно не является видимой нами материи, судя по всему наш тёмный друг не субтильная персона, думаю сможет посоревноваться с Гаргантюа и Пантагрюэлем. Естественно, говорить подробно о ней пока невозможно, мы не знакомы ни с её природой и ни с её составом. Современная космология гипотетически описывает её, как "холодную" тёмную материю, частицы которой движутся медленно по сравнению со скоростью фотонов в вакууме и слабо "дружат" с электромагнитным взаимодействием. Вообще благодаря галактикам действительно можно убедиться в её существование. Например то же невидимое гало в центре у них, которое составляет гигантскую массу. Или то же движение и структура галактик-спутников и тех же шаровых скоплений рядом с массивными галактиками. Дело в том, что эти самые "спутники" вращаются вокруг своих массивных братьев. Это можно сравнить со звёздами, которые вращаются на их периферии, просто масштабы больше. Однако изучения за такими галактиками, да и за нашей показали, что суммарная масса звёзд существенно меньше итоговой, из этого можно понять, что немалую долю занимает масса, которая нам "не видна". Есть ещё туча наблюдательных доказательств, но их опишу в будущих статьях, если ещё раз коснусь этой занимательной темой. Также благодаря моделированию были получены ещё некоторые доводы в пользу тёмной материи. Устойчивость галактик, или то, что при их формировании, при том, что тёмная материя ставится в начальном условии, которое получается в результате её распределения и свойств итог становится идентичным наблюдаемым нами. Та же форма об этом прекрасно говорит. Также всадником аргументов является критическая плотность нашей Вселенной. В нашей Вселенной полная плотность вещества составляет примерно 25% от величины критической, однако плотность барионного вещества (протоны и нейтроны) составляет примерно 4%. Получается, что эта некая тёмная материя дополняет эту скрытую массу, причём, её там более, чем в 5 раз больше, чем видимого нами вещества. Однако к огромному сожалению даже с таким количеством доводов и аргументов экспериментально и эмпирически она пока не изучена. Нет, она безусловно существует. Чего стоит только её масса, однако сейчас это пока слишком "тёмный" для нас объект. Хотя кандидатов на её роль было выдвинуто немало. Барионная тёмная материя, первичные чёрные дыры, максимоны, или небарионная тёмная материя например, там также есть нейтрино, есть и аксионы и суперсимметричные частицы. Я бы рассказал о каждом поподробнее, но всё-таки сделаю это в другой статье, в которой мы вернёмся к этой теме. Как итог о тёмной материи, можно точно сказать, что она играет очень важную роль во Вселенной. Кто знает, что бы было с галактиками, если бы она не дополняла их своей массой и процессами.
Переходим к тёмной энергии. Здесь всё ещё сложнее и темнее. Все мы знаем, что Вселенная расширяется. Эдвин Хаббл в 1929 году эмпирически это подтвердил. Он увидел, что галактики отдаляются друг от друга, причём, чем они дальше друг от друга, тем больше скорость отдаления, кстати, я вам сейчас описал закон Хаббла.) Так вот, в конце 90-х годов в ходе наблюдений был сделан вывод о том, что Вселенная расширяется с ускорением во времени, он был выдвинут во время наблюдений за сверхновыми типа la (подкатегория сверхновых звёзд). Затем это было подтверждено благодаря изучению реликтового излучения, гравитационного линзирования (массивное тело, которое изменяет своим гравитационным полем направление электромагнитного излучения) и нуклеосинтеза Большого Взрыва, причём всё это аутентично вписывается в современную стандартную космологическую модель (ΛCDM), кстати её я тоже в будущем опишу, она даст очень хороший фундамент для понимания общих моментов нашей Вселенной. Стоит также отметить, что в этой модели, да и в целом по изученным данным количество тёмной энергии является подавляющим, она занимает порядка 68,3% Вселенной. Так вот, тёмная энергия является теоретическим видов энергии, который "ускоряет" расширение космического пространства. Хотя есть и косвенно антагонистическая гипотеза, которая утверждает, что тёмной энергии нет, а ускорение Вселенной сопровождают неизвестные нам силы гравитации, которые начинаются в пределах наблюдаемой нами части Вселенной, однако это лишь "голая" теория, которая вряд ли может быть доказана. Однако для объяснения существующей тёмной энергии есть несколько вариантов. Рассмотрим парочку. Например, её можно представить, как некую квинтэссенцию. Её предложил немецкий физик-теоретик Кристоф Веттих, он утверждал, что тёмная энергия может представлять из себя некие возбуждения, которые подобны частицам некого динамического скалярного поля, он и был окрещён, как "квинтэссенция". И что немаловажно, её плотность может меняться в пространстве и времени, то бишь,что она не статична и не постоянна. Есть и более простой вариант, в нём она описывается в виде космологической постоянной, то бишь в виде энергетической плотности, которая равномерно заполняет Вселенную, говоря проще, любой объём пространства имеет неотъемлемую присущую ему энергию, по другому её можно окрестить, как энергию вакуума, ибо это энергетическая плотность чистого вакуума. Однако какой-то окончательный вердикт в выборе полной достоверности одного из этих вариантов требует подробного и более точного изучения. В частности, точечного изучения самой скорости расширения пространства с течением времени.
В общем всё это нужно изучать, изучать и ещё раз изучать. И конечно же, всё ведётся к тому, что это не будет безрезультатным, ведь мы добились того, что узнали о том, что они существуют. Нам это нам указывает целый спектр как наблюдательных, так и теоретических доводов и аргументов. И если при дальнейшем изучении получится эмпирически раскрыть сущность хотя бы одной из этих "лошадок", то представление о Вселенной точно поменяется, ибо это даст очень-очень много для её понимания.
P.S. Многие моменты, связанные с тёмной материей и энергией я не описал, либо же описал кратко и слишком сжато. Просто это слишком большие темы, чтобы подробно описывать их в одной статье. Поэтому я не исключаю того, что в будущем опишу их поподробнее. Чего только стоят кандидаты на роль тёмной материи. Всё ещё впереди... надеюсь, впереди.
Подписывайтесь на канал, ставьте лайки и делитесь своим мнением в комментариях. Чаще смотрите на звёзды, расширяйте спектр своих знаний с постоянным ускорением и берегите себя.
#космос #физика #яндекс дзен #вселенная #наука #саморазвитие #звёзды
