Sąvokos „tamsioji energija“ir „tamsiosios medžiagos“nėra visiškai sėkmingos ir reiškia pažodinį, bet ne semantinį vertimą iš anglų kalbos. Fizine prasme šie terminai reiškia tik tai, kad šios medžiagos nesąveikauja su fotonais, ir jas lygiai taip pat galima vadinti nematoma ar skaidria materija ir energija.
Tamsiosios materijos astronomijoje ir kosmologijoje, taip pat teorinėje fizikoje yra hipotetinė materijos forma, kuri neišskiria ar nesąveikauja su elektromagnetine spinduliuote. Dėl šios materijos formos savybės jos tiesioginio stebėjimo neįmanoma.
- „Salik.biz“
Išvada apie tamsiosios medžiagos egzistavimą daroma remiantis daugybe, suderintų viena su kita, tačiau netiesioginių astrofizinių objektų elgesio ir jų sukuriamo gravitacinio poveikio požymių. Tamsiosios medžiagos prigimties atradimas padės išspręsti paslėptos masės problemą, kuri visų pirma slypi neįprastai dideliu išorinių galaktikų regionų sukimosi greičiu.
Sužinokime daugiau apie visa tai …
Tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos akims nematyti, tačiau jų buvimas įrodytas stebint Visatą. Prieš milijardus metų mūsų visata gimė po katastrofiško Didžiojo sprogimo. Ankstyvajai visatai pamažu atvėsus, joje pradėjo formuotis gyvenimas. Dėl to susiformavo žvaigždės, galaktikos ir kitos matomos jos dalys. Mūsų visatos dydis tiesiog stulbinantis. Pavyzdžiui, vienos Saulės pakanka milijonui planetų, tokių kaip Žemė, apšviesti ir sušildyti. Šiuo atveju Saulė yra vidutinio dydžio žvaigždė, o vien mūsų galaktiką sudaro 100 milijardų žvaigždžių. Šis skaičius viršija smėlio grūdų skaičių mažame paplūdimyje. Tačiau tai dar ne viskas.
Kaip žinote, Visata susideda iš kelių milijardų galaktikų, kuriose egzistuoja materijos įvairovė. Ar gali būti, kad kuris nors iš šių dalykų buvo nematomas akiai. Greičiausiai nuo to laiko, kai naujausių tyrimų rezultatai parodė, kad galime pamatyti tik dešimtąją dalį visatos. Tai reiškia, kad daugiau nei 90% materijos žmogus tiesiog negali ištirti net naudodamas specialią įrangą. Astronomai šį reikalą vadina tamsiu.
Yra žinoma, kad tamsiosios medžiagos sąveikauja su „šviečiančiąja“(baryonine), bent jau gravitaciniu būdu, ir yra terpė, kurios vidutinis kosmologinis tankis yra kelis kartus didesnis už baronų tankį. Pastarosios yra užfiksuotos tamsiosios medžiagos koncentracijos gravitacinėse duobėse. Taigi, nors tamsiosios medžiagos dalelės nesąveikauja su šviesa, šviesa sklinda iš ten, kur yra tamsiosios medžiagos. Ši nuostabi gravitacinio nestabilumo savybė leido ištirti tamsiosios medžiagos kiekį, būseną ir pasiskirstymą iš stebėjimo duomenų iš radijo iki rentgeno spinduliuotės.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Paskelbtas 2012 m. Atliktas daugiau nei 400 žvaigždžių, esančių atstumu iki 13 000 šviesmečių nuo Saulės, judesio tyrimas nerado įrodymų, kad tamsioje medžiagoje yra didelis erdvės tūris aplink Saulę. Remiantis teorijų prognozėmis, vidutinis tamsiųjų medžiagų kiekis Saulės apylinkėse turėjo būti apie 0,5 kg Žemės tūryje. Tačiau matavimai davė 0,00 ± 0,06 kg tamsiosios medžiagos vertės šiame tūryje. Tai reiškia, kad bandymai užregistruoti tamsiąją medžiagą Žemėje, pavyzdžiui, esant retoms tamsiosios medžiagos dalelių sąveikoms su „įprasta“medžiaga, vargu ar gali būti sėkmingi.
Remiantis 2013 m. Kovo mėn. Paskelbtais Plancko kosminės observatorijos stebėjimais, išaiškintais atsižvelgiant į standartinį kosmologinį „Lambda-CDM“modelį, stebimos Visatos bendrą energijos masę sudaro 4,9% paprastosios (baryoninės) medžiagos, 26,8% - tamsiosios. materijos ir 68,3% iš tamsiosios energijos. Taigi Visata yra 95,1% sudaryta iš tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos.
Tamsiosios medžiagos egzistavimo įrodymas yra jos sunkumas - gravitacijos jėga, kuri, kaip ir klijai, palaiko visatos vientisumą. Visos visatos dalys yra traukiamos viena į kitą. Dėl šios priežasties mokslininkai sugebėjo apskaičiuoti bendrą matomos Visatos masę, taip pat gravitacinių jėgų rodiklius. Skaičiavimų metu paaiškėjo reikšmingas šių parametrų disbalansas, kuris suteikė pagrindo manyti, kad yra koks nors nematomas daiktas, turintis tam tikrą masę ir taip pat veikiamas sunkio jėgos.
Tamsiosios medžiagos tyrimas Be to, tamsiosios medžiagos egzistavimo įrodymas buvo jos gravitacinė įtaka kitiems objektams, įskaitant žvaigždžių ir galaktikų judėjimo trajektoriją. Nustatyta, kad daugelis galaktikų sukasi greičiau nei tikėtasi. Pagal A. Einšteino sunkio teoriją, jie turėtų skristi į skirtingas puses. Tačiau atrodo, kad kažkas nematoma juos laiko kartu.
Taip pat tamsiosios medžiagos gali paveikti šviesos sklidimo kelią. Buvo tiriamas gravitacinio lęšio fenomenas, susidedantis iš to, kad tankūs objektai sugeba atspindėti tolimų objektų šviesą, keisdami šviesos srautų trajektoriją. Tai lemia vaizdo iškraipymą ir žvaigždžių bei galaktikų miražų atsiradimą. Mokslininkai užfiksuoja šiuos šviesos posūkius, tačiau negali įvardyti šio reiškinio prigimties.
Tamsioji materija mūsų visatoje gali egzistuoti kaip masyvūs astronominiai halo objektai (MAGO). Tai apima planetos, mėnuliai, rudos ir baltos nykštukės, dulkių debesys, neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės. Paprastai jie yra per maži, kad juos galėtų aptikti šviesa, tačiau jų buvimą galima apskaičiuoti pagal gravitacinį poveikį šviesos srautams. Pastaraisiais metais astronomai atrado kelių rūšių MAGO objektus. Jie gali būti sudaryti iš paprastų barionų dalelių ir ašinų, neutrinų, vimpelių ir supersimetriškos tamsiosios medžiagos.
Tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos tyrimai
Didėjant susidomėjimui tamsiąja medžiaga, atsiranda naujų priemonių, kurios padėtų įgyti platesnį supratimą apie šį paslaptingą reiškinį. Pavyzdžiui, Hablo kosminis teleskopas pateikė labai vertingos informacijos apie matomos visatos dydį ir masę. Šie duomenys buvo pirmasis ir labai svarbus žingsnis tiriant tikrąjį tamsiųjų medžiagų kiekį Visatoje.
Svarbu suprasti, kad Visatos struktūra nėra atsitiktinė, o Hablo pagalba galite išsamiai pavaizduoti jos struktūrą. Neabejotinai žinoma, kad galaktikos yra klasteriuose, o šios klasteriai yra super klasteriuose. Kosminių kūnų superklasteriai yra purioje struktūroje su didelėmis tuštumomis. Akivaizdu, kad tokia struktūra susidaro dėl labai specifinių priežasčių. „Chandra“observatorijos rentgeno teleskopai padeda ištirti didžiulius karštų dujų debesis šiose klasteriuose. Mokslininkai nustatė, kad šiose vietose taip pat turi būti tamsiosios medžiagos, kitaip dujos išbrinks iš spurgų. Be to, šiuo metu kuriamos naujos priemonės, kurios galų gale padės išsiaiškinti šią tamsiąją Visatos pusę.
Tamsiosios medžiagos dalelių tyrimo metodai ir metodai
Šiuo metu viso pasaulio mokslininkai visais įmanomais būdais bando sausumos sąlygomis atrasti ar dirbtinai gauti tamsiosios medžiagos daleles, naudodami specialiai sukurtą supertechnologinę įrangą ir daugybę skirtingų tyrimų metodų, tačiau iki šiol visi darbai nebuvo vainikuoti sėkme.
Iš ko sudaryta visata
Vienas iš metodų apima eksperimentus su didelės energijos greitintuvais, paprastai vadinamais kolidoriais. Mokslininkai, manydami, kad tamsiosios medžiagos dalelės yra 100–1000 kartų sunkesnės už protoną, mano, kad jos turės susidaryti susidūrus įprastoms dalelėms, kurias kolidorius pagreitino iki didelių energijų. Kito metodo esmė yra registruoti tamsiosios medžiagos daleles, esančias aplink mus. Pagrindinis šių dalelių registravimo sunkumas yra tas, kad jos labai silpnai sąveikauja su paprastomis dalelėmis, kurios joms iš prigimties yra skaidrios. Ir vis dėlto tamsiosios medžiagos dalelės labai retai, tačiau susiduria su atominiais branduoliais, ir anksčiau ar vėliau yra tam tikra viltis užregistruoti šį reiškinį.
Yra ir kitų tamsiosios medžiagos dalelių tyrimo metodų ir metodų, ir kuris iš jų pirmiausia lems sėkmę, parodys tik laikas, tačiau bet kokiu atveju šių naujų dalelių atradimas bus didelis mokslo laimėjimas.
Antigravitacinė medžiaga
Tamsi energija yra dar labiau neįprasta medžiaga nei ta pati tamsi medžiaga. Jis neturi galimybės susiburti į gumulėlius, todėl jis yra tolygiai pasiskirstęs visoje Visatoje. Tačiau labiausiai neįprasta savybė šiuo metu yra antigravitacija.
Šiuolaikinių astronominių metodų dėka galima nustatyti Visatos plėtimosi greitį šiuo metu ir imituoti jos kitimo procesą anksčiau laiko. Dėl to buvo gauta informacijos, kad šiuo metu, kaip ir netolimoje praeityje, mūsų Visata plečiasi, o šio proceso tempas nuolat didėja. Štai kodėl atsirado hipotezė apie tamsiosios energijos antigravitaciją, nes įprasta gravitacinė traukos funkcija lėtins „galaktikų nuosmukio“procesą, ribodama Visatos plėtimosi greitį. Šis reiškinys neprieštarauja bendrajai reliatyvumo teorijai, tačiau tuo pačiu metu tamsioji energija turi turėti neigiamą slėgį - savybę, kurios neturi nė viena iš šiuo metu žinomų medžiagų.
Kandidatai į „Tamsiosios energijos“vaidmenį
„Abel 2744“spiečiaus galaktikų masė yra mažesnė nei 5 procentai visos jos masės. Šios dujos yra tokios karštos, kad švyti tik rentgeno spinduliuose (šiame paveikslėlyje raudonos spalvos). Nematomos tamsiosios medžiagos pasiskirstymas (sudarantis maždaug 75 procentus šio spiečiaus masės) yra mėlynos spalvos.
Vienas iš tariamų kandidatų į tamsiosios energijos vaidmenį yra vakuumas, kurio energijos tankis Visatos plėtimosi metu nesikeičia ir taip patvirtinamas neigiamas vakuumo slėgis. Kitas numanomas kandidatas yra „kvintesencija“- anksčiau neištirtas super silpnas laukas, kuris tariamai eina per visą visatą. Yra ir kitų galimų kandidatų, tačiau ne vienas iš jų šiuo metu prisidėjo prie tikslaus atsakymo į klausimą: kas yra tamsi energija? Bet jau akivaizdu, kad tamsi energija yra kažkas visiškai antgamtinio, tebelaikanti pagrindinę XXI amžiaus fizikos paslaptį.