Ученые рассказали, сколько на самом деле существует загадочной темной материи во Вселенной

Большую часть материи во Вселенной нельзя увидеть, но можно увидеть ее влияние на самые большие космические структуры.

Ученые считают, что лишь небольшое количество материи, из которой состоит Вселенная можно назвать обычной, все остальное – это загадочная темная материя, которую исследователи все же надеются обнаружить и понять из каких частиц она состоит, пишет Live Science.

По оценкам ученых из ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям), примерно 85% всей существующей материи во Вселенной является именно темной материей. Только 15% составляющей Вселенную материи – это обычная материя. По словам ученых, если взять еще и темную энергию, которая отвечает за постоянное расширение Вселенной, то темная материя вместе с ней примерно 27% всей массовой энергии в космосе.

У ученых есть несколько способов измерить общее количество материи во Вселенной, сравнивая его с измерениями количества обычной материи. Например, ученые измеряют общее количество света, излучаемое галактиками, которое можно использовать для определения массы этого объекта. Также ученые измеряют силу гравитации, которая необходима для удержания галактики единым целым.

Когда астрономы сравнивают эти измерения галактик и скоплений по всей Вселенной, они получают один и тот же результат: в космосе не хватает обычной материи, которая излучает свет, чтобы объяснить силу гравитации, необходимую для удержания галактик как единое целое. Таким образом, должна существовать какая-то другая материи, которая не излучает свет — темная материя.

В разных галактиках соотношение темной материи и обычной материи разное. Некоторые галактики почти не имеют темной материи, в то время как в других слишком мало обычной материи. Но все нынешние исследования ученых показывают один и тот же результат: примерно 85% материи во Вселенной не излучает и не взаимодействует со светом.

Есть еще и другие способы, с помощью которых ученые могут подтвердить свои вычисления. Например, скопление галактик, искажает пространство-время вокруг себя настолько сильно, что искривляет путь любого проходящего через это скопление света. Этот эффект называется гравитационным линзированием.

Ученые сравнивают количество массы, которую видно у излучающих свет объектов, с массой, которая необходима для объяснения линзирования, и это доказывает, что где-то должна скрываться дополнительная масса.

Также ученые используют компьютерное моделирование, чтобы наблюдать за ростом галактик и их скоплений. Миллиарды лет назад наша Вселенная была намного меньше, чем сейчас. Звездам и галактикам потребовалось время, чтобы эволюционировать, и если бы Вселенная должна была полагаться только на обычную материю, то сегодня никаких галактик бы не существовало, считают ученые. Для роста галактик требовались огромные резервуары из темной материи, в которых могла бы собираться обычная материя.

Звездам и галактикам потребовалось время, чтобы эволюционировать, и если бы Вселенная должна была полагаться только на обычную материю, то сегодня никаких галактик бы не существовало, считают ученые. Для роста галактик требовались огромные резервуары из темной материи, в которых могла бы собираться обычная материя
Фото: NASA

Также ученые могут смоделировать временной отрезок в истории Вселенной, когда ей было всего 12 минут, ведь именно тогда образовались первые протоны и нейтроны. Используя имеющиеся знания, ученые могут оценить сколько водорода и гелия было произведено в ту эпоху.

Эти расчеты точно предсказывают соотношение водорода и гелия в современной Вселенной. Они также предсказывают абсолютный предел количества обычной материи в космосе, и эти цифры согласуются с наблюдениями за современными галактиками и скоплениями галактик, говорят ученые.

Но, с другой стороны, темная материя может быть следствием неправильного понимания наших теорий гравитации, основанных на законах Ньютона и общей теории относительности Эйнштейна. Астрономы могут корректировать эти теории, чтобы объяснить существование темной материи в отдельных контекстах, таких как движение звезд в галактиках. Но альтернативные теории гравитации не смогли объяснить все наблюдения темной материи во Вселенной.

 основанных на законах Ньютона и общей теории относительности Эйнштейна. Астрономы могут корректировать эти теории, чтобы объяснить существование темной материи в отдельных контекстах, таких как движение звезд в галактиках. Но альтернативные теории гравитации не смогли объяснить все наблюдения темной материи во Вселенной
Фото: EarthSky

Все данные указывают на то, что темная материя состоит из пока неизвестных частиц. Они не взаимодействует со светом или обычной материей и проявляют себя только через гравитационное взаимодействие.

На самом деле, астрономы считают, что прямо сейчас, когда вы читаете этот материал, через вас проходят триллионы триллионов частиц темной материи. И ученые надеются, что вскоре им удастся узнать из чего состоит таинственный компонент нашей Вселенной.