На велосипеде катались? Представить можете? Его прочная рама держит форму и не дает колёсам разъехаться в стороны. А теперь взгляните на галактику Андромеда. Что может быть общим? Рама! А какая рама у галактики? Гравитация. Именно она скрепляет звёзды, планеты и газ.
Но вот загвоздка. Чтобы объяснить, как галактики вращаются так бешено и не разлетаются, Гравитации от видимой материи – звёзд, планет, газа – катастрофически не хватает! Прямо как если ваш велосипед вдруг понёсся с гоночной скоростью... без велосипедиста!
- Вот тут и выходит на сцену главная загадка.
Чтобы спасти положение, ученым пришлось ввести в игру тёмную материю. Невидимую субстанцию, создающую дополнительную гравитацию. Она – тот самый "невидимый велосипедист", что "крутит педали" и удерживает галактику от распада на бешеной скорости. Итак, ключ к осмысливанию этой космической тайны лежал отчасти в простом механизме двух колёс и голове одного неординарного человека.
- Парадокс невидимой силы: звезды мчатся слишком быстро!
Тёмная материя удерживает галактики. Не светится. Не греет. Не оставляет следов. Как её вообще можно найти? Как вообще можно было представить существование чего-то подобного?
По следам. Выдать её может лишь одно – странные аномалии. Какие? Звёзды на краях галактик несутся слишком быстро. Слишком стремительно для видимой массы.
- Охота за призраком и велопрогулки гения: как Цвикки открыл "dunkle Materie"
Немецкий ученый Цвикки, человек с неукротимой энергией и нестандартной головой, часто искал озарения в ночных велопрогулках по холмам Пасадены. Возможно именно там родилась смелая теория «dunkle Materie» – темной материи. О чём она?
В 30-х годах астрономы спорили о «скрытой массе». Газ? Потухшие звёзды? Цвикки, глядя на скопление Волосы Вероники, предположил нечто другое. Вернее – насчитал. Нечто невероятное! Скорости галактик были так велики, что скопление обязано было разлететься! Если только видимая масса – вся масса. Его расчеты кричали: нужно в 400 раз больше!
- Велосипед как метафора
Расчеты Цвикки были точны: нужна огромная невидимая масса. Но физики десятилетиями не признавали его выводов – считали ошибкой, неучтённым газом. Лишь в 70-х упорство и безупречная точность Веры Рубин, измерившей скорости звёзд в галактиках (кривые вращения!), дали неопровержимые доказательства. Тёмная материя – не ошибка. Это фундаментальная часть нашей Вселенной. Факт.
Но доказав существование призрака... Рубин открыла ящик Пандоры: Из чего же он состоит, этот невидимый каркас?
- Ловушки для невидимки: детекторы в льдах Антарктиды
Охота за частицами тёмной материи – настоящая охота за призраком. Детекторы в шахтах. Гигантские подлёдные обсерватории. Спутники на орбите. Все они десятилетиями молчат. Напряженно вслушиваются в тишину.
Проект IceCube в Антарктиде использует кубический километр льда как ловушку. Их теория: редкие столкновения частиц со льдом могут породить могут поймать сверхчувствительные датчики! Пока – тишина, не выходит. Ученые не сдаются, настраивая инструменты тоньше и тоньше.
- Кривое зеркало пространства: как "увидеть" темную материю через линзы
Есть другой способ «увидеть» невидимое – через гравитационное линзирование. Массивные объекты искривляют путь света, как стеклянная линза. Когда телескопы показывают искажённые, вытянутые или размноженные изображения далёких галактик – это работа гравитации тёмной материи.
Карты её распределения по данным телескопа «Хаббла» и других... потрясают. Вселенная пронизана гигантской невидимой паутиной из нитей и сгустков – интернет отдыхает. Видимые галактики? Лишь яркие бусины на её узлах. Бусины на паутине.
- Темная материя: главный архитектор Вселенной, упорно скрывающий чертежи
Тёмная материя – самая дерзкая загадка науки. Формирует костяк Вселенной. Управляет движением галактик. Не оставляет прямых следов и упорно скрывает свою природу от наших ловушек.
Мы знаем, что она есть. По косвенным уликам. Прямо как детектив! Восстанавливает облик преступника по отпечаткам. По отпечаткам.
Проведите интерактив: Как бы объяснить невидимое ребенку?
Проведите опыт: магнит под лист бумаги. Сверху – железные опилки. Они выстроятся вдоль невидимых силовых линий. Видишь узор? Вот так и астрономы ищут тёмную материю. Не видя её, а наблюдая, как она искривляет пространство и движение звёзд своей невидимой гравитационной рукой.
👉 Подпишитесь — завтра расскажем о связи гекконов и МКС. Гекконов и МКС, да-да!
👍 Лайк, если хотите больше опытов с невидимыми силами
💬 В комментариях: Ваши аналогии для объяснения "невидимой материи" ребенку? Делитесь!