5 основных неотвеченных вопросов темной материи
По крайней мере, с 1920-х годов одна из гипотез проникла в мир астрономии: во вселенной содержится больше материи, чем мы можем увидеть невооруженным глазом. В 1930-х годах швейцарский астроном Фриц Цвикки заметил, что галактики в отдаленном скоплении вращаются вокруг друг друга с большей скоростью, чем можно было бы ожидать, учитывая их видимые массы. Он предположил, что невидимая субстанция, которую он назвал темной материей, могла бы гравитационно объединить эти галактики.
- Голосуйте за «Любопытную мегу» как «Компьютерную прессу года» на премии «Золотой куб 2019»!
Эту идею было сложнее доказать, чем поддержать, поскольку еще не было никаких доказательств этого загадочного вопроса. Даже с такими мощными телескопами, как Хаббл и Кеплер, он еще не обнаружен, но его существование всегда было более чем вероятным, но весьма вероятным. Приблизительно 85% массы вселенной составлено из материала, который ученые не могут видеть - темная материя, усложняя вопросы, не излучает свет или энергию. Так будет ли это иметь значение для изучения вселенной?
«Движение звезд говорит о том, насколько это важно», - сказал исследователь Йельского университета Питер ван Доккум, который возглавлял команду, которая определила галактику Dragonfly 44, почти полностью состоящую из темной материи.
1. Что такое темная материя?
Никто не знает наверняка. Некоторые ученые даже предположили, что он будет состоять из маленьких слабых звезд и черных дыр, но подробные наблюдения не выявили достаточно объектов, чтобы объяснить влияние темной материи на другие небесные тела.
Наиболее широко принятая гипотеза состоит в том, что она образована гипотетическим элементом, называемым частицей с малой массой взаимодействия (или WIMP), который будет вести себя как нейтрон - за исключением того, что он в 10-100 раз тяжелее.
2. Можем ли мы обнаружить темную материю?
Если темная материя состоит из WIMP, они будут повсюду, невидимы и почти незаметны. Хотя они обычно не взаимодействуют с обычной материей, гипотетически возможно, что частица темной материи ударит в протон или электрон, путешествуя в пространстве. Поэтому на протяжении десятилетий исследователи экспериментировали с целью изучения большого количества обычных подземных частиц, где они защищены от мешающего излучения, которое может имитировать столкновение между темной материей и частицами. Надежных открытий сделано не было.
В начале 2019 года китайский эксперимент PandaX сообщил о последнем обнаружении WIMP.
3. Темная материя состоит из более чем одной частицы?
Все слышали о протонах, электронах и нейтронах, а некоторые знают нейтрино, мюоны и пионы. Затем исследователи задаются вопросом, сложна ли темная материя. «Нет оснований полагать, что вся темная материя во вселенной состоит только из одного вида частиц», - сказал физик Гарвардского университета Андрей Кац. По его словам, темные протоны могут соединяться с темными электронами, образуя темные атомы, создавая конфигурации, столь же разнообразные и интересные, как и в видимом мире. Небо буквально предел.
4. Каковы свойства темной материи?
Согласно некоторым теориям, частицы темной материи должны иметь свои собственные античастицы, и обе будут уничтожать друг друга. Эксперимент по альфа-магнитному спектрометру (AMS) на Международной космической станции (МКС) искал признаки этого уничтожения с 2011 года и обнаружил сотни тысяч событий. Несмотря на это, ученые все еще не уверены, что они происходят из темной материи, потому что они даже не знают точно, что такое темная материя.
5. Существует ли темная материя по всей галактике?
Казалось, что это сила, которая объединяет большие структуры, такие как галактики и галактические скопления; но к началу 2019 года астрономы объявили, что нашли галактику NGC 1052-DF2, почти без темной материи. «Очевидно, для формирования галактики нет необходимости», - сказал тогда Питер ван Доккум. Однако другая группа астрономов опубликовала анализ, предполагающий, что в новой галактике было больше темной материи, чем предполагалось ранее.
