Bet kuris iš mūsų bent kartą yra girdėjęs apie „tamsiąją materiją“, tačiau ne visi sugeba teisingai paaiškinti, kas tai yra. Galbūt nereikės šių paaiškinimų, nes naujausi tyrimai verčia abejoti „tamsiosios materijos“egzistavimu.
- „Salik.biz“
GALAKTINĖ ANOMALIJA
„Tamsiosios medžiagos“hipotezė atsirado bandant suprasti astronomų pastebėtos anomalijos pobūdį.
1922 m. Olandas Jacobusas Kapteinas, tyrinėdamas žvaigždžių judesį, padarė išvadą, kad nemaža materijos dalis „Galaktikoje“yra nematoma - jo kūryboje tikriausiai pirmą kartą buvo panaudotas terminas „Dark Matter“. Po dešimties metų hipotezę palaikė radijo astronomas Janas Oortas, tačiau ji tapo plačiai paplitusi po metų, kai šveicarų astrofizikas Fritzas Zwicky apskaičiavo aštuonių galaktikų, esančių Komos klasterio pakraštyje, radialinius greičius (Komos žvaigždynas) ir palygino gautus duomenis su panašiais duomenimis, bet apskaičiuotais su panaudojant tariamą klasterio ryškumą. Jis nustatė, kad, norint išlaikyti stabilumą, klasterio masė turi būti keturis šimtus kartų didesnė už jo žvaigždžių masę. Remdamasis tuo, Zwicky pasiūlė, kad klasteryje yra nemažas medžiagų tiekimas, kuris mums lieka nematomas,bet turi stipriausią gravitacinį poveikį galaktikoms. Zwicky padarė klaidą atlikdamas skaičiavimus pagal dydį, tačiau kruopštesni matavimai patvirtino: „Coma“klasterio masė, jei ji apskaičiuojama dviem skirtingais būdais, rezultato reikšmingai nesutampa!
Tačiau prieš atliekant apibendrinimus reikėjo įrodyti, kad toks poveikis yra plačiai paplitęs numatomoje erdvėje. 1939 m. Amerikiečių astronomas Horesas Babokas, tyrinėdamas artimiausią galaktiką M 31 (Andromedos ūkas), atrado, kad žvaigždžių sukimosi greitis aplink jos centrą nesumažėja, kaip spėja dangaus mechanika, atvirkščiai proporcingas atstumo kvadratui, tačiau išlieka beveik pastovus. Tai reiškia, kad galaktikoje per visą ilgį yra nemaža nematomų medžiagų masė. Tačiau Babokas anomalijos nesiejo su nesuprantama „tamsiąja medžiaga“, tačiau pasiūlė, kad išorinėje M 31 dalyje vyko tam tikri procesai, keičiantys jo dinamiką.
ŠVIESIAUSIA TUMTA
Reklaminis vaizdo įrašas:
Astronomai prie „tamsiosios materijos“hipotezės grįžo septintajame dešimtmetyje, kai pasirodė nauji tikslūs Visatos tyrinėjimo instrumentai. O 1975 m. Amerikos astronomijos draugijos konferencijoje kalbėjo Vera Rubin ir Kentas Fordas, kurie teigė, kad jiems pavyko gauti patikimus duomenis, rodančius reikšmingą neatitikimą tarp masinio pasiskirstymo galaktikose teorijos ir stebimos tikrovės. Mokslininkai panaudojo moderniausią spektrografą, kuris leido nustatyti spiralinių galaktikų šakų sukimosi greitį net „žiūrint iš krašto“. Ir jie nustatė, kad didžioji dauguma žvaigždžių galaktikose juda savo orbitais tuo pačiu kampiniu greičiu, patvirtindamos neįtikėtiną prielaidą: masės tankis galaktikose pasiskirsto tolygiai. Po dar trejų metų stebėjimai buvo savarankiškai patvirtinti.ir 1980 m. astronominė bendruomenė galutinai pripažino išvadų pagrįstumą. Tuo pačiu metu Rubinas nustatė, kad teorija turi atitikti praktiką, galaktikose turi būti šešis kartus didesnis nematomos medžiagos kiekis, nei mes galime pamatyti per teleskopus.
Tuo pat metu ėmė gauti ir kiti įrodymai. Pirma, judesio tyrimas dvigubų galaktikų sistemose atskleidė didžiulę „tamsiosios medžiagos“įtaką, aiškiai pažeidžiant klasikinius dangaus mechanikos įstatymus. Antra, be „tamsiosios medžiagos“elipsės galaktikos greitai prarastų karštas dujas, kurių nepastebėta. Trečia, pati „tamsioji materija“sulenkia šviesą, kuri atsiskleidžia gravitacinio lęšio efektu.
Šiandien visuotinai pripažįstama, kad „tamsiosios materijos“dalis sudaro 84,5% visos materijos, esančios visatoje.
PAIEŠKA NEMOKAMAI
„Tamsiosios materijos“idėja pasirodė reikalinga kosmologams, kai jie negalėjo aptikti relikto radiacijos (kosminės mikrobangos fono) nehomogeniškumo, numatyto Visatos kilmės teorijoje, ir paaiškinti galaktikos struktūrų atsiradimą. Į modelį įvedus kai kurias daleles, kurios beveik nesąveikauja su įprasta materija, bet yra labai sunkios, tapo įmanoma apeiti sunkumus. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje relikto radiacijos nehomogeniškumas vis dėlto buvo atskleistas naudojant orbitos observatoriją COBE. Atrodė, kad klausimas uždaras, tačiau „tamsiosios medžiagos“mokslininkai jau taip sužavėjo, kad jie to neatsisakė, o, priešingai, pradėjo ieškoti „nešiotojo“subatominiame lygmenyje.
Problema ta, kad „tamsiosios medžiagos“nesąveikauja su elektromagnetine spinduliuote (įskaitant matomą šviesą), todėl jos negalima aptikti tradiciniais metodais. Blogiau, kai keturių šimtų žvaigždžių, esančių 13 000 šviesos metų spinduliu nuo Saulės, judesio tyrimas neparodė jokios „tamsiosios medžiagos“įtakos, ir mokslininkams reikėjo daryti išvadą, kad ji mūsų kosmoso regione yra nereikšminga (apie 500 gramų). ant žemės rutulio tūrio), tai yra, užregistruoti tokios medžiagos dalelę yra nepaprastai sunku, jei net neįmanoma. Fizikai bandė problemą išspręsti teoriškai, apibrėždami hipotetinės medžiagos parametrus, remdamiesi standartiniu elementariųjų dalelių modeliu. Kandidatais buvo laikomi neutrinai (tačiau jie yra per lengvi) ir tokios hipotetinės dalelės kaip ašys, kosmonai, gravitonai, geijinai, vytos.magnetiniai monopoliai ir kt. Stebimas „tamsiosios medžiagos“pasiskirstymas erdvėje taip pat kelia klausimų: galų gale, jei ji sąveikauja su įprasta materija per sunkumą, tada ji turėtų būti patraukta į galaktikų centrus taip pat, kaip ir įprasta materija, tačiau taip neatsitiks.
Akivaizdu, kad „tamsiosios materijos“elgsenos keistenybės sukelia instinktyvų daugelio fizikų protestą, todėl jie atsisako pripažinti jos egzistavimą, aiškindami galaktikų masių pasiskirstymo anomalijas kitais būdais. Pavyzdžiui, minėta Vera Rubin mano, kad protingiau tobulinti klasikines teorijas, nei į modelį įvesti iš esmės naują subatominių dalelių klasę. Ji yra modifikuotos Niutono dinamikos (MOND), kurią 1983 m. Pasiūlė Mordechai Milgrom, šalininkė ir vis dar nereikšminga.
Tačiau panašu, kad naujausi tyrimai netrukus privers mokslo pasaulį persvarstyti savo požiūrį į „tamsiąją medžiagą“. Grupė „Case Western Reserve“universiteto (Cleveland, Ohajas) fizikų grupės 2016 m. Rugsėjo 19 d. Paskelbė straipsnį, kuriame analizuojami 153 galaktikų stebėjimo rezultatai, naudojant „Spitzer“infraraudonąjį teleskopą, o abi spiralinės galaktikos, tokios kaip mūsų, ir netaisyklingos formos galaktikos pateko į apžvalgos lauką. ir milžiniškos galaktikos bei nykštukinės. Tyrimas buvo atliktas siekiant išsiaiškinti „tamsiosios medžiagos“įtakos žvaigždžių sukimui laipsnį. Ir staiga paaiškėjo, kad jokios įtakos neturėjo, o žinomos anomalijos buvo puikiai paaiškintos normalios materijos pasiskirstymu.
Atradimo autoriai teigia, kad jų rezultatai iš esmės prieštarauja ankstesniems, nes pirmą kartą infraraudonųjų spindulių diapazono atvaizdai buvo naudojami įvertinti tolimų astronominių objektų masę, o ne matomoje šviesoje. Daugelis iš šių objektų atrodo labai silpni, todėl tikriausiai buvo padaryta klaidų apskaičiuojant jų tikrąją masę.
Jei duomenys bus patvirtinti, tuomet kosmologinį modelį, pagrįstą „tamsiosios materijos“egzistavimo hipoteze, galima saugiai atmesti ir net nesiimant peržiūros į klasikinę fiziką.
Antonas Pervušinas