Недавно ученые из Америки представили "детское фото" нашей Вселенной — карту реликтового излучения. С её помощью они попытались узнать, из чего состоит космос. Но результат оказался неожиданным: всего 4% массы Вселенной — это обычное вещество, которое мы видим и из которого состоят все предметы вокруг нас. Остальные 96% — это темная материя (23%) и темная энергия (73%). Получается, что мы, как акционеры, не знаем, кто владеет большей частью "Вселенной"!
О темной материи ученые заговорили еще давно. Например, основатель Пулковской обсерватории В.Я. Струве заметил, что количество звезд уменьшается по мере удаления от Солнца. Он предположил, что свет звезд ослабевает из-за взаимодействия с каким-то веществом. Позже выяснилось, что свет "съедает" пыль — маленькие частички, состоящие из углерода и кремния. Но с появлением радиотелескопов ученые узнали, что пыль — это не главный "наполнитель" космоса. На каждый грамм пыли приходится сто граммов газа, состоящего в основном из водорода и гелия. И его масса в скоплениях галактик в несколько раз больше, чем масса самих звезд. Может быть, галактики — это гигантские облака газа с небольшим количеством звезд? Но даже это не отражает всей правды.
Ученые поняли, что все дело в гравитации — силе, которая удерживает галактики вместе. Если звезды, вращающиеся вокруг центра галактики, двигаются слишком быстро, они должны улететь в космос. Но этого не происходит. Значит, есть что-то, что удерживает галактики. Это что-то не излучает свет, но сильно влияет на гравитацию. Его назвали темной материей. И, судя по всему, темной материи в галактиках в десять раз больше, чем обычной.
Ученые думали, что темная материя может состоять из знакомых объектов, таких как коричневые и белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры, планеты и газовые облака. Но оказалось, что этих объектов недостаточно. Поэтому сейчас ученые считают, что темная материя состоит из новых, неизвестных частиц. Наиболее вероятным кандидатом считается нейтралино — самая легкая частица, масса которой в сто раз больше массы протона.
Эйнштейн предсказал, что Вселенная не вечна. Он ввел в свои уравнения гипотетическое всемирное отталкивание, чтобы противодействовать всемирному притяжению. Но оказалось, что Вселенная расширяется. Сегодня лучше всего описывает это инфляционная теория, в создании которой участвовали российские физики. Согласно этой теории, в первые доли секунды своего существования Вселенная сильно "раздулась", увеличившись в 1050 раз. Все неровности и изгибы исчезли, поэтому мы живем в таком однородном и плоском мире.
Эта теория также предсказывает, что средняя плотность вещества во Вселенной должна быть равна критической. Если плотность меньше критической, Вселенная будет расширяться вечно. Если больше — она остановится и начнет сжиматься. Поэтому исследования астрофизиков важны. Оказалось, что вещества во Вселенной всего 27% от критической плотности. А где остальные 73%?
Оказалось, что это темная энергия. Она не состоит из частиц, а является свойством самого пространства. Некоторые свойства темной энергии уже были обнаружены. Например, пять лет назад ученые под руководством Адама Риса заметили, что Вселенная расширяется с ускорением. Они пришли к этому выводу, наблюдая взрывы сверхновых в далеких галактиках.