Тёмная энергия и материя Вселенной

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Как-то раз в конце 1970-х годов в «читалке» астрономического факультета Калифорнийского университета собрались три молодых человека. Недавно защитившийся постдок (кандидат наук) Лео Блиц увлечённо вычерчивал на большом листе миллиметровки маленькие стрелки движения звёзд на краю Галактики. За работой своего коллеги внимательно следили аспиранты Фрэнк Шу и Айвэн Кинг.

Тёмная энергия и материя Вселенной

Как взвесить галактику?

Поставив последнюю стрелку, Лео некоторое время критически разглядывал своё творение, пока Шу не испустил торжествующий крик:
— Это же картина тёмной материи! Получается, наша Галактика на периферии насыщена ею как губка!
— А ещё это означает, что под действием такой тёмной субстанции диск Галактики искривлён. К тому же это не постоянное искривление, а медленно движущаяся волна, как колебание гонга или кожи на барабане, — Кинг в восторге проткнул карандашом диаграмму Лео.
Свежеиспечённый доктор Блиц солидно покивал и тут же предложил написать статью о тёмной материи, закручиваю щей края «шляпы» Млечного Пути под влиянием её галактического окружения.
Кинг и Шу с жаром взялись за дело, и скоро в журнале «Астрофизическое ревю» появилась обширная работа со смелыми выводами. В ней молодые исследователи рассказывали о том, как они в поиске «тёмных сторон» Вселенной пытались «взвесить» различные галактики. Вначале они хотели оценить суммарную массу составляющих каждую галактику компонентов, таких как звёзды, газопылевые облака, чёрные дыры и остатки потухших светил — невидимые тёмные карлики. Затем они начали измерять силы притяжения галактик, исследуя скорости движения периферийных звёздных скоплений и пылегазовых молекулярных облаков. И вот тут, к полному недоумению наблюдателей, выяснилось, что на видимые небесные тела с десятикратным перевесом влияет некая таинственная гравитация! Это было тем более удивительно, что ранее никаких видимых проявлений таинственной тяготеющей субстанции на периферии галактик не обнаруживалось!
Вообще-то астрономы давно догадывались, что с балансом обозримого и невидимого вещества в Метагалактике не всё в порядке. Ведь ещё с 30-х годов прошлого века высказывались догадки, что во Вселенной существует и некая тёмная материя. Прошли многие десятилетия, и новые автоматические орбитальные обсерватории провели серию наблюдений обширной группы галактик. При этом были обнаружены своеобразные «тёмные короны», окружающие эллиптические галактики. Вес этих уникальных образований оказался сравним с объёмом вещества всей нашей Галактики, составляя величину, превышающую 100 миллиардов солнечных масс.
Вскоре появились сообщения, что и вокруг спиральных галактик располагаются сверхмассивные оболочки из неизвестной материи. Из-за влияния этой тёмной субстанции края диска нашей Галактики изогнуты как старая виниловая грампластинка, которую забыли на горячей батарее отопления.
Выдвигались разные гипотезы о том, какие известные или неизвестные частицы могут создать притяжение, в десять раз превосходящее тяготение вещественных объектов. Однако дальше гипотез продвинуться пока не удалось.
Тёмная материя, как предполагается, состоит из вимпов (от англ. аббревиатуры WIMP — «слабо взаимодействующие массивные частицы»), которые влияют на обычную видимую материю сверхгигантскими массами на огромных расстояниях. Между тем существует гипотеза, что частицы таинственной тёмной материи могут быть причиной до сих пор не выясненного процесса внутреннего подогрева газовых планет-гигантов Солнечной системы.
Но и после учёта всех возможных тёмных и светлых слагаемых остаётся ещё около 70% тяготеющей массы Метагалактики, природа которой носит невещественный характер. Эта невещественная субстанция получила название «тёмная энергия».

Ловцы сверхновых

Исследуя «тёмные стороны» жизни Метагалактики, астрономы сделали ещё одно грандиозное открытие. Оказывается, наш мир не просто растёт в размерах, а разлетается с ускорением, как будто пространство расталкивает какая-то неведомая сила. Величайшая загадка космического ускорения состоит в том, что оно настойчиво указывает на присутствие некоей «тёмной сущности» с гравитационным отталкиванием.
Сегодня на эту тему высказано много различных соображений. Например, самое пристальное внимание направлено на… пустоту. Дело в том, что вакуум, заполняющий межзвёздное пространство, имеет богатую внутреннюю структуру. Считается, что именно некие таинственные процессы в нём привели к рождению нашей Вселенной в невообразимом катаклизме Большого взрыва.
Пока мы ещё только догадываемся об истинной природе этого странного вакуума. Но физики-теоретики настойчиво уверяют, что вакуум содержит просто бездну энергии. Модели вакуума чем-то напоминают всевозможные фазовые переходы, в которых «пустота» ведёт себя как капля воды, превращаясь то в облачко газа, то в кристаллик льда. При этом богатая внутренняя жизнь вселенского вакуума напрямую связана с тёмной энергией.
Космологи считают, что здесь проявляется удивительное антигравитационное свойство космической пустоты. С момента рождения мира антигравитирующий вакуум расталкивает материю, вызывая сегодняшнее ускоренное расширение Вселенной! По крайней мере, другого объяснения всеускоряющемуся разлёту галактик учёные пока ещё не нашли…

Объединённая миссия по изучению тёмной энергии

«Творец изощрен, но не злонамерен», — любил повторять великий Эйнштейн, сталкиваясь с какой-нибудь очередной загадкой мироздания. Между тем глубокая ирония природы состоит в том, что самая изобильная форма энергии во Вселенной более всего и таинственна.
Что же на самом деле может скрываться за буквально ошеломляющим открытием вселенского антитяготения? И достаточно ли убедительны свидетельства существования новых экзотических законов природы? Может быть, имеются более простые объяснения этих астрономических наблюдений?
Астрономы всего мира, подобно детективам, тщательно и скрупулёзно собирали досье на загадочного «обвиняемого», ускоренно расталкивающего материю во Вселенной. Поиск шёл по особым приметам: антигравитирующий, препятствующий образованию галактик, ускоренно растягивающий пространство и время. «Подозреваемый» — тёмная энергия.
До недавнего времени прямым свидетельством существования некоей энергетической среды, пронизывающей Метагалактику наподобие «всепроникающей силы» джедаев из «Звёздных войн» Джорджа Лукаса, были далёкие сверхновые звёзды. Затем появились атласы Вселенной, составленные по измерениям реликтового микроволнового излучения. Здесь особенно отличился космический зонд Уилкинсона (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), подтвердивший реальность тёмной энергии. Затем настало время грандиозных проектов: крупномасштабного распределения галактик во Вселенной и цифрового обзора небосклона.
В ближайшие годы появится немало теорий, описывающих природу этого невидимого и неведомого мира. Это как сказочное «то — не знаю что». И может быть, загадочный мир тёмной энергии однажды внезапно исчезнет, как Призрачный мираж.

Журнал: Тайны 20-го века №21, май 2013 года
Рубрика: Тайны космоса
Автор: Олег Фейгин

Метки: Тайны 20 века, энергия, галактика, вселенная, материя, пространство, гравитация, диск, тёмная материя, тёмная энергия, вакуум, метагалактика, Олег Фейгин




Исторический сайт Багира Гуру, история, официальный архив; 2010 — . Все фото из открытых источников. Авторские права принадлежат их владельцам.