Чего мы до сих пор не знаем о темной материи?

Вселенная странная. Понять что в ней происходит очень и очень сложно, однако ученые не оставляют попыток. Один из двух способов узнать, что лежит за пределами Земли, является взгляд на свет, испускаемый и поглощаемый материей во Вселенной: посредством прямых астрономических наблюдений. Второй способ – использовать законы гравитации и влияние материи и энергии на кривизну пространства, чтобы попытаться установить, сколько массы должно присутствовать в конкретной физической системе посредством математических расчетов. Одна из самых больших загадок современной астрофизики заключается в том, что результаты этих два независимых методов, которые измеряют одну и ту же Вселенную, не совпадают. По какой-то причине все, что испускает или поглощает свет – от звезд до черных дыр, планет, газа, пыли, плазмы и т. д., составляет всего около 15% от общего количества вещества, которое должно там находиться. Но как такое возможно?

Существование темной материи до сих пор не доказано

Темная материя – гипотетически существующая форма материи, которая не участвует в электромагнитном взаимодействии, а потому недоступна прямому наблюдению. Ученые считают, что темная материя составляет около четверти массы – энергии Вселенной и проявляется только в гравитационном взаимодействии.

Существует ли темная материя?

Несмотря на то, что прямых доказательств существования таинственной темной материи по-прежнему не обнаружено, с астрофизической точки зрения имеется огромное количество косвенных свидетельств, подтверждающих существование этой загадочной субстанции. Во-первых, темная материя ведет себя так, будто у нее есть масса, но при этом она не испускает и не поглощает свет. Вместо этого она искривляет свет путем гравитационного воздействия на пространство-время. Во-вторых, огромный набор имеющихся данных свидетельствует о том, что либо в космосе есть нечто, совершенно не соответсвующее нашему пониманию Вселенной, либо доминирующая форма материи во Вселенной еще не обнаружена.

Хотя первые наблюдения, предполагающие существование темной материи появились еще в 1933 году, убедительные данные удалось получить только к 1970-м гг. Именно тогда астроном Вера Рубин впервые обнаружила несоответствие между массой всех видимых объектов в галактике с массой самой галактики. Астроном определила, что эта невидимая субстанция крайне распространена и из нее состоит большая часть Вселенной.

Сегодня эту субстанцию мир знает как темную материю, которая не отражает, не рассеивает, не испускает, не преломляет и не поглощает свет. Тем не менее сегодня исследователи полагают, что около 85% всего вещества во Вселенной представляет собой темную материю. И все же, на сегодняшний день не существует никаких убедительных доказательств существования темной материи.

Загадки Вселенной

Итак, если темная материя существует – напомню, что ранее черные дыры и гравитационные волны также считались гипотетически существующими объектами – то все ее взаимодействия с окружающей средой происходят с помощью гравитации. Это означает, что таинственная субстанция должно быть, двигалась очень медленно по сравнению со скоростью света даже вскоре после Большого Взрыва.

Более того, исследователи не понимают что именно должна (и не должна) делать темная материя во Вселенной. Огромное количество неизвестных свойств, которыми обладает эта субстанция, порождает еще больше вопросов. Например, какова масса или плотность частиц темной материи во Вселенной? Является ли темная материя светом и если да, то сколько частиц темной материи существует? Как пишет Forbes, ученые понятия не имеют, сколько существует частиц темной материи и какова их масса. Некоторые исследователи и вовсе не исключают, что темная материя может быть даже жидкостью, а не частицами, как мы предполагаем. Мы не знаем, состоит ли темная материя из одного и того же «вещества», или существует множество ее разновидностей.

Наши знания о Вселенной, увы, пока что крайне малы

Вот самое простое предположение: существует только один новый компонент материи, и это то, что мы упускаем. Но в космосе множество неизвестных, а потому существует множество различных методов, которые можно использовать для решения загадки темной материи. Необходимо также учитывать тот факт, что ученые не знают к какому типу частиц принадлежат частицы темной материи (если исходить из предположения о том, что темная материя и правда состоит из частиц), а также существует ли антиматерия.

Все известные сегодня частицы бывают двух видов: фермионы (как электроны или нейтрино) и бозоны. Если темная материя состоит из бозонов, то эти частицы ведут себя как свои собственные античастицы. Но если она состоит из фермионов, то этой субстанции есть античастичные аналоги. В этом случае существование «темной антиматерии» будет реальностью. Ну а пока и нам и ученым остается лишь гадать, что же такое темная материя и существует ли она. А что вы думаете по этому поводу? Ответ будем ждать здесь.