Мы видим и понимаем космос всё лучше и лучше. Каждое открытие — это небольшой шаг к его пониманию и огромный скачок к осознанию нас самих, нашего происхождения и нашего будущего. Но есть и твердые орешки, которые мы не в состоянии понять или которые внезапно ломают наши стереотипы, оставаясь в форме неразгаданных пространственных загадок.
Иногда это вызов физике, в других случаях это события настолько далекие, что их трудно увидеть (и, следовательно, проанализировать). Но они всегда являются мотивацией для ученых и энтузиастов.
Многие из нас любят Силу в фильмах «Звездные войны», хотя подробно не объясняется, что это такое, из чего она состоит и какую форму принимает. У ученых есть похожий опыт с темной материей, и не по собственному выбору, а благодаря крайне необходимому научному методу: они знают, что там что-то есть, но темная материя остается загадкой.
Хотя материя является важной частью Вселенной (по оценкам ученых ЦЕРНа, ее доля составляет около 27%), ее изучение ведется и здесь, на Земле. Фактически, одной из причин возобновления работы LHC (Большого адронного коллайдера ЦЕРНа) после двух лет бездействия было обнаружение недостающих частиц для завершения теории суперсимметрии, в которой каждая частица в стандартной модели должна сопровождаться еще не обнаруженной частицей.
Но... Что такое темная материя? Это не просто то, чем оно является, это то, чем оно не является. То есть это нечто, что не является обычной (барионной) материей, нейтрино или темной энергией.
Она не взаимодействует ни с каким электромагнитным излучением (отсюда и ее название, поскольку она не поглощает, не отражает и не испускает свет), и ее существование не гарантируется, а лишь выводится (из гравитационного воздействия, которое она оказывает на видимую материю). С учетом всё более совершенных технологий мы хотели бы это отобразить, но пока этого тоже не видно.
Её состав также неизвестен, и она может включать такие частицы, как нейтрино, аксионы и вимпы. Подсчитано, что 95% Вселенной состоит из темной материи (21%) и темной энергии (74%), бо́льшая часть которых пока неизвестна.
Тёмная материя распределена по всей Вселенной как в пространстве, так и во времени, так что не оказывает локального гравитационного воздействия, а воздействует на всю Вселенную. Её нельзя увидеть, но можно обнаружить, как это было сделано благодаря телескопу «Хаббл» в начале 2020 года.
А темная энергия? Он отвечает за давление, которое ускоряет расширение Вселенной из-за этих гравитационных эффектов. Ее существование напрямую доказано главным образом сверхновыми типа 1а, благодаря которым стало известно, что расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется (следовательно, что-то должно воздействовать на это ускорение).
Природа тёмной энергии также точно не известна. Известно, что она не очень плотная (около 10−29 г/см³) и однородна, а её взаимодействие известно только с гравитацией (и ни с какой другой фундаментальной силой). Но поскольку она составляет примерно 70% Вселенной, её влияние чрезвычайно важно и, очевидно, является объектом изучения.