Астрономы уверены, что вокруг нас есть огромное количество вещества, которое мы не видим, не можем потрогать и не можем сфотографировать. Его назвали тёмной материей. Она не светится, не отражает свет и не взаимодействует с излучением так, как обычные звёзды и газ, но её гравитацию очень хорошо видно по поведению галактик и скоплений.
Как узнали, что во Вселенной чего‑то не хватает
Когда учёные измерили, с какой скоростью звёзды вращаются вокруг центров галактик, вышло не то, что ожидали.
- По законам ньютоновской механики скорость на периферии галактики должна уменьшаться, как у планет вдали от Солнца.
- Наблюдения показали «плоские» кривые вращения: звёзды далеко от центра движутся почти так же быстро, как и те, что ближе.
Чтобы галактика не развалилась, её должно «держать» намного больше массы, чем видно в звёздах и газе. Похожий эффект находят и в скоплениях галактик, и в гравитационном линзировании — искривлении света далёких объектов, проходящего рядом с крупными структурами.
Что такое тёмная материя и почему она «тёмная»
Под тёмной материей понимают не один конкретный объект, а гипотетический тип частиц, которые почти не взаимодействуют с излучением и обычной материей, но создают гравитацию.
- «Тёмная» — не значит злой или загадочной, просто она не излучает свет и не отражает его привычным образом.
- По оценкам, на неё приходится гораздо больше массы во Вселенной, чем на все звёзды, планеты, газ и пыль вместе взятые.
Существуют разные кандидаты на роль частиц тёмной материи, но ни один из вариантов пока не подтверждён напрямую. Детекторы в подземных лабораториях и эксперименты на ускорителях вроде Большого адронного коллайдера продолжают попытки «поймать» эти частицы.
Зачем она нужна Вселенной
Компьютерные модели показывают, что без тёмной материи крупные структуры Вселенной просто не успели бы сформироваться.
- В ранней Вселенной она начала собираться в невидимые «каркасы» — гало, создающие гравитационные ямы.
- Обычное вещество падало в эти ямы, охлаждалось и образовывало звёзды, галактики и их скопления.
Получается, тёмная материя работает как невидимый скелет космоса: именно по её «космической паутине» распределяются галактики, а без неё Вселенная была бы более разреженной и менее структурированной.
Что будет, если представить Вселенную без тёмной материи
Если мысленно убрать тёмную материю, картина становится совсем другой.
- Галактики не смогли бы удержать такие высокие скорости вращения: звёзды на их окраинах постепенно бы разлетелись.
- Формирование структур заняло бы гораздо больше времени, и к сегодняшнему моменту Вселенная могла бы выглядеть намного более пустой и хаотичной.
Поэтому тёмная материя — не просто «удобная гипотеза», а необходимый элемент, который помогает согласовать наблюдения, законы гравитации и картину эволюции космоса.
