Tungkol lang sa mga kumplikadong bagay: kung ano ang dark matter at kung saan ito hahanapin. Ang buhay ba ay nagtatago sa madilim na bagay? Pagkabulok ng Higgs boson sa dark matter

Ekolohiya ng kaalaman. Ang mga particle ng dark matter ay hindi gumagawa, sumasalamin, o sumisipsip ng liwanag. Gayunpaman, bagaman hindi natin nakikita

Ang mga particle ng dark matter ay hindi gumagawa, sumasalamin, o sumisipsip ng liwanag. Gayunpaman, bagama't hindi natin direktang nakikita ang madilim na bagay at hindi pa rin nauunawaan ang kalikasan nito, sumasang-ayon ang mga siyentipiko na bumubuo ito ng hanggang 26% ng kilalang uniberso sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga epekto ng gravitational na mayroon ito sa iba pang mga cosmic na bagay. Tulad ng hangin na nagbaluktot sa isang puno, wala tayong nakikitang madilim na bagay, ngunit alam nating naroroon ito. Batay sa mga obserbasyon na ito, ang mga siyentipiko ay bumubuo ng mga kagiliw-giliw na teorya tungkol sa mahiwagang sangkap na ito. Kung ito ay natuklasan, ang ating pag-unawa sa Uniberso ay lubos na mapapabuti.

Ang maitim na bagay ay maaaring magdulot ng malawakang pagkalipol

Si Michael Rampino, isang propesor ng biology sa New York University, ay naniniwala na ang paggalaw ng Earth sa pamamagitan ng galactic disk (ang ating rehiyon sa Milky Way galaxy) ay maaaring magdulot ng mass extinctions sa Earth. Nangyari ito dahil nagambala ng ating paggalaw ang mga orbit ng mga kometa sa panlabas na solar system (kilala bilang Oort cloud) at nagdulot ng pagtaas ng init ng core ng ating planeta.

Kasama ang mga planeta nito, ang Araw ay umiikot sa gitna ng Milky Way tuwing 250 milyong taon. Sa panahon ng paglalakbay nito, humahabi ito sa galactic disk tuwing 30 milyong taon. Naniniwala si Rampino na ang pagdaan ng Earth sa disk ay tumutugma sa mga epekto ng kometa at mass extinction sa Earth, kabilang ang nangyari 65 milyong taon na ang nakalilipas nang mawala ang mga dinosaur. Mayroon ding teorya na bago pa lang wakasan ng asteroid ang mga higanteng butiki, ang kanilang hanay ay makabuluhang pinanipis ng mga pagsabog ng bulkan.

Ang kumbinasyon ng hindi pangkaraniwang aktibidad ng bulkan at isang epekto ng asteroid ay tumutugma sa pagdaan ng Earth sa galactic disk: "Sa panahon ng pagpasa sa disk, ang mga konsentrasyon ng madilim na bagay ay nakakagambala sa mga landas ng mga kometa na karaniwang lumilipad malayo sa Earth sa panlabas na solar system," sabi ng Rampino. "Ito ay nangangahulugan na ang mga kometa na karaniwang naglalakbay ng malalayong distansya mula sa Earth ay tumatahak sa hindi pangkaraniwang mga landas hanggang sa punto ng pagbangga sa planeta." Ang ilan ay naniniwala na ang teorya ni Rampino ay hindi gumagana dahil ang mga dinosaur ay nawala dahil sa isang asteroid, hindi isang kometa. Gayunpaman, 4% ng Oort cloud ay binubuo ng mga asteroid, na humigit-kumulang walong bilyon.

Bilang karagdagan dito, naniniwala si Rampino na ang bawat pagdaan ng Earth sa galactic disk ay nagresulta sa madilim na bagay na naipon sa core ng planeta. Habang ang mga particle ng dark matter ay nagwawasak sa isa't isa, lumilikha sila ng matinding init, na maaaring magdulot ng mga pagsabog ng bulkan, mga pagbabago sa antas ng dagat, paglaki ng bundok at iba pang aktibidad sa geological na seryosong nakakaapekto sa buhay sa Earth.

Ang Milky Way ay maaaring isang higanteng wormhole

Maaaring nakatira tayo sa isang higanteng tunnel na isang shortcut sa Universe. Gaya ng hinulaang ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein, ang wormhole ay isang rehiyon kung saan nakabaluktot ang espasyo at oras, na lumilikha ng wormhole sa isang malayong bahagi ng uniberso. Ayon sa mga astrophysicist sa International School of Advanced Studies sa Trieste, Italy, ang madilim na bagay sa ating kalawakan ay maaaring ipamahagi sa paraang makasuporta sa isang matatag na wormhole sa gitna ng ating Milky Way. Naniniwala ang mga siyentipikong ito na oras na upang pag-isipang muli ang kalikasan ng madilim na bagay, marahil ay kumakatawan lamang ito sa bahagi ng isa pang dimensyon.

"Kung pagsasamahin natin ang mapa ng dark matter sa Milky Way sa pinakabagong modelo ng Big Bang," sabi ni Propesor Paulo Salucci, "at ipagpalagay ang pagkakaroon ng mga space-time tunnel, malalaman natin na ang ating kalawakan ay maaaring mayroong isa sa mga tunnel na ito, at ang gayong lagusan ay maaaring kasing laki ng isang buong kalawakan. Bukod dito, maaari pa nga tayong dumaan sa tunnel na ito, dahil, ayon sa ating mga kalkulasyon, ito ay maaring ma-navigate. Gaya ng napanood natin sa pelikulang Interstellar.

Siyempre, ito ay isang teorya lamang. Ngunit naniniwala ang mga siyentipiko na ang madilim na bagay ay maaaring ang susi sa paglikha at pagmamasid sa isang wormhole. Sa ngayon, wala pang wormhole na natuklasan sa kalikasan.

Pagtuklas ng Galaxy X

Ang Galaxy X ay kilala rin bilang isang dark matter galaxy, isang hindi nakikitang dwarf galaxy na maaaring may pananagutan sa mga kakaibang ripples sa malamig na hydrogen gas sa labas ng disk ng Milky Way. Ang Galaxy X ay pinaniniwalaang isang satellite galaxy ng Milky Way sa isang kumpol ng apat na variable ng Cepheid, mga tumitibok na bituin na ginagamit bilang mga marker upang sukatin ang mga distansya sa kalawakan. Hindi natin nakikita ang natitirang bahagi ng dwarf galaxy na ito dahil gawa ito sa dark matter, ayon sa teorya. Gayunpaman, ang gravitational pull ng galaxy na ito ay lumilikha ng mga ripples na nakikita natin. Kung wala ang gravitational source ng dark matter na humahawak sa kanila, malamang na lilipad ang apat na Cepheids.

"Ang pagtuklas ng mga variable ng Cepheid ay nagpapakita na ang aming paraan para sa paghahanap ng mga lokasyon ng dark matter-dominated dwarf galaxies ay gumagana," sabi ng astronomer na si Sukanya Chakrabarti. "Maaari itong makatulong sa amin sa huli na maunawaan kung ano ang gawa sa dark matter." Ipinakikita rin nito na ang teorya ng gravity ni Newton ay maaaring gamitin sa pinakamalayong abot ng kalawakan at hindi na kailangang baguhin ang ating teorya ng gravity."

Pagkabulok ng Higgs boson sa dark matter

Binuo noong 1970s, ang Standard Model of particle physics ay isang set ng mga teorya na mahalagang hulaan ang lahat ng kilalang subatomic particle sa uniberso at kung paano sila nakikipag-ugnayan. Sa kumpirmasyon ng Higgs boson (kilala rin bilang "God particle") noong 2012, kumpleto ang Standard Model. Sa kasamaang palad, hindi ipinapaliwanag ng modelong ito ang lahat at walang sinasabi tungkol sa gravity at dark matter. Ang masa ng particle ng Higgs ay tila masyadong maliit sa ilang mga siyentipiko.

Ito ang nag-udyok sa mga siyentipiko mula sa Chalmers University of Technology na magmungkahi ng isang bagong modelo batay sa supersymmetry, na nagbibigay ng bawat kilalang particle ng Standard Model na may mas mabigat na superpartner. Ayon sa bagong teorya, ang isang maliit na bahagi ng mga particle ng Higgs ay nabubulok sa isang photon (isang particle ng liwanag) at dalawang gravitinos (hypothetical dark matter particle). Kung makumpirma, ganap na babaguhin ng modelong ito ang ating pag-unawa sa mga pangunahing elemento ng kalikasan.

Madilim na bagay sa Araw

Depende sa paraan na ginamit upang pag-aralan ang Araw, ang dami ng mga elementong mas mabigat kaysa sa hydrogen o helium ay magbabago ng 20 hanggang 30 porsiyento. Masusukat natin ang bawat isa sa mga elementong ito sa pamamagitan ng pagtingin sa spectrum ng liwanag na inilalabas nito, tulad ng fingerprint, o sa pamamagitan ng pag-aaral kung paano ito nakakaapekto sa mga sound wave na dumadaan sa Araw. Ang mahiwagang pagkakaiba sa dalawang uri ng pagsukat na ito ng mga elemento ng Araw ay tinatawag na problema ng sobrang solar (o kasaganaan).

Kailangan nating tumpak na sukatin ang mga elementong ito upang maunawaan ang kemikal na komposisyon ng araw, gayundin ang density at temperatura nito. Sa maraming paraan, makakatulong din ito sa atin na maunawaan ang komposisyon at pag-uugali ng iba pang mga bituin, pati na rin ang mga planeta at kalawakan.

Sa loob ng maraming taon, ang mga siyentipiko ay hindi makagawa ng isang katanggap-tanggap na solusyon. Pagkatapos ay iminungkahi ng astrophysicist na si Aaron Vincent at ng kanyang mga kasamahan ang pagkakaroon ng madilim na bagay sa core ng Araw bilang posibleng sagot sa tanong. Matapos subukan ang maraming mga modelo, nakabuo sila ng isang teorya na tila gumagana. Gayunpaman, kabilang dito ang isang espesyal na uri ng dark matter - "weakly interacting asymmetric dark matter", na maaaring maging matter o antimatter sa parehong oras.

Batay sa mga sukat ng gravity, nalaman ng mga siyentipiko na ang Araw ay napapalibutan ng isang halo ng madilim na bagay. Ang mga asymmetric dark matter na particle ay hindi naglalaman ng maraming antimatter, kaya maaari silang makaligtas sa pakikipag-ugnay sa ordinaryong bagay at maipon sa core ng Araw. Ang mga particle na ito ay maaari ring sumipsip ng enerhiya sa gitna ng Araw at pagkatapos ay dalhin ang init nito sa mga panlabas na gilid, na maaaring ipaliwanag ang problema ng labis na solar.

Maaaring macroscopic ang dark matter

Kaso ang mga siyentipiko ng Western Reserve ay nagdududa na naghahanap kami ng madilim na bagay sa mga tamang lugar. Sa partikular, iminumungkahi nila na ang dark matter ay maaaring hindi binubuo ng maliliit na kakaibang particle tulad ng mga WIMP (mahinang nakikipag-ugnayan sa malalaking particle), ngunit ng mga macroscopic na bagay na mula sa ilang sentimetro hanggang sa laki ng isang asteroid. Gayunpaman, nililimitahan ng mga siyentipiko ang kanilang teorya sa kung ano ang naobserbahan na sa kalawakan. Kaya naman ang kanilang paniniwala na ang Standard Model ng particle physics ang magbibigay ng sagot. Hindi kailangan ng bagong modelo.

Tinawag ng mga siyentipiko ang kanilang mga bagay na madilim na bagay na "macro." Hindi nila inaangkin na ang mga WIMP at axion ay wala, ngunit inaamin nila na ang aming paghahanap para sa madilim na bagay ay maaaring kabilang ang iba pang mga kandidato. May mga halimbawa ng bagay na hindi karaniwan o kakaiba, ngunit akma sa mga parameter ng Standard Model.

"Iniwan ng siyentipikong komunidad ang ideya na ang madilim na bagay ay maaaring gawin ng ordinaryong bagay sa huling bahagi ng dekada 1980," sabi ng propesor sa pisika na si Glenn Starkman. "Nagtataka kami kung ito ay mali at kung ang madilim na bagay ay maaaring gawin ng ordinaryong bagay - mga quark at mga electron?"

Pag-detect ng dark matter gamit ang GPS

Dalawang physicist ang nagmungkahi ng paggamit ng mga satellite ng GPS upang maghanap ng madilim na bagay, na pinaniniwalaan ng mga siyentipiko na maaaring hindi mga particle sa karaniwang kahulugan, ngunit sa halip ay mga dumi sa tela ng space-time.

"Ang aming pananaliksik ay nagmumungkahi na ang madilim na bagay ay maaaring organisahin bilang isang higanteng tulad ng gas na koleksyon ng mga topological na depekto, o masiglang mga bitak," sabi ni Andrei Derevyanko mula sa Unibersidad ng Nevada. "Iminumungkahi naming tuklasin ang mga depekto na ito, dark matter, gamit ang isang network ng mga sensitibong atomic na orasan. Ang ideya ay kapag ang mga orasan ay hindi naka-sync, malalaman natin na ang dark matter, isang topological defect, ay dumaan sa lokasyong iyon. Sa esensya, plano naming gumamit ng mga GPS satellite bilang pinakamalaking dark matter detector na gawa ng tao."

Sinusuri ng mga siyentipiko ang data mula sa 30 GPS satellite at sinusubukang subukan ang kanilang teorya sa kanilang tulong. Kung talagang gaseous ang dark matter, dadaan dito ang Earth habang gumagalaw ito sa galaxy. Nagsisilbing hangin, ang mga butil ng madilim na bagay ay tatangayin ng Earth at ng mga satellite nito, na nagiging sanhi ng pagkawala ng pag-sync ng mga orasan ng GPS sa mga satellite at sa lupa tuwing tatlong minuto. Magagawang subaybayan ng mga siyentipiko ang mga pagkakaiba hanggang sa isang bilyong bahagi ng isang segundo.

Ang madilim na bagay ay maaaring paandarin ng dark energy

Ayon sa isang kamakailang pag-aaral, ang dark energy ay maaaring magpakain ng dark matter habang nakikipag-ugnayan ang mga ito, na nagpapabagal naman sa paglaki ng mga galaxy at sa huli ay maaaring iwanang halos ganap na walang laman ang uniberso. Posibleng ang dark matter ay nabubulok sa dark energy, ngunit hindi pa natin alam iyon. Pino kamakailan ng Planck spacecraft ang pisikal na komposisyon ng Uniberso: 4.9% ordinary matter, 25.9% dark matter at 69.2% dark energy.

Wala tayong nakikitang dark matter o dark energy. Ang mga terminong ito ay hindi masyadong natukoy ng siyentipikong komunidad. Sila ay mas katulad ng shorthand na mananatili hanggang sa maunawaan natin kung ano talaga ang nangyayari.

Ang madilim na bagay ay umaakit at ang madilim na enerhiya ay nagtataboy. Ang madilim na bagay ay ang frame o pundasyon kung saan itinayo ang mga kalawakan at ang mga nilalaman nito. Ang gravitational pull nito ay pinaniniwalaang nagtataglay ng mga bituin sa mga kalawakan. Ang gravity ay mas malakas kapag ang mga bagay ay magkalapit at mas mahina kapag sila ay mas malayo.

Sa kabilang banda, ang madilim na enerhiya ay tumutukoy sa puwersa na nagiging sanhi ng paglawak ng Uniberso, na nagpapadala ng mga kalawakan na lumilipad. Habang tinataboy ng madilim na enerhiya ang mga bagay na ito, humihina ang gravity. Iminumungkahi nito na ang pagpapalawak ng espasyo ay bumibilis sa halip na bumagal dahil sa mga epekto ng gravitational, gaya ng dating naisip.

"Mula noong huling bahagi ng dekada 1990, ang mga astronomo ay naging kumbinsido na may isang bagay na nagiging sanhi ng pagpapalawak ng ating uniberso upang mapabilis," sabi ni Propesor David Wonds mula sa Unibersidad ng Portsmouth. - Ang isang simpleng paliwanag ay ang walang laman na espasyo - ang vacuum - ay may density ng enerhiya na isang cosmological constant. Gayunpaman, dumarami ang ebidensya na hindi maipaliwanag ng simpleng modelong ito ang buong hanay ng astronomical data kung saan may access ang mga siyentipiko. Sa partikular, ang paglaki ng istrukturang kosmiko, mga kalawakan at mga kumpol ng kalawakan ay nangyayari nang mas mabagal kaysa sa inaasahan."

Ang madilim na bagay ay nagdudulot ng mga ripples sa galactic disk

Kung titingnan natin ang kalawakan mula sa Earth, makikita natin na ang mga bituin ay biglang nagtatapos sa 50,000 light years mula sa gitna ng ating kalawakan. Samakatuwid, ito ang katapusan ng kalawakan. Wala tayong makikitang seryoso hangga't hindi tayo lumilipat ng 15,000 light years mula sa hangganang ito, ang Monoceros Ring, ang mga bituin na nasa itaas ng eroplano ng ating kalawakan. Ang ilang mga siyentipiko ay naniniwala na ang mga bituin na ito ay napunit mula sa ibang kalawakan.

Gayunpaman, ang bagong pagsusuri ng data mula sa Sloan Digital Sky Survey ay nagsiwalat na ang Monoceros Ring ay mahalagang bahagi ng ating kalawakan. Nangangahulugan ito na ang Milky Way ay hindi bababa sa 50% na mas malaki kaysa sa naisip natin - at ang diameter ng ating kalawakan ay tumataas mula 100,000–120,000 light years hanggang 150,000–180,000 light years.

Sa pagtingin mula sa Earth, hindi namin nakikita na konektado sila dahil sa mga puwang sa galactic disk. Ang mga ripple na ito ay parang mga concentric na bilog na nagliliwanag mula sa kung saan nahuhulog ang bato sa tubig. Ang alon ay tumataas at hinaharangan ang tanawin ng karagatan, na nag-iiwan lamang ng matataas na alon na nakikita. Kaya, kahit na ang aming view ay bahagyang na-block ng hugis ng aming kalawakan, nakita namin ang Unicorn Ring tulad ng tuktok ng isang mataas na alon.

Binabago ng pagtuklas na ito ang ating pag-unawa sa istruktura ng Milky Way.

"Natuklasan namin na ang disk ng Milky Way ay hindi lamang isang disk ng mga bituin sa isang eroplano, ito ay corrugated," sabi ni Heidi Newberg ng Rensselaer School of Science. - Nakikita natin ang hindi bababa sa apat na depresyon sa disk ng Milky Way. At dahil ang apat na depression na ito ay makikita lamang mula sa aming pananaw, maaari naming ipagpalagay na ang mga katulad na ripples ay umiiral sa buong disk ng Milky Way."

Naniniwala ang mga siyentipiko na ang mga ripple ay maaaring sanhi ng isang piraso ng dark matter o isang dwarf galaxy na tumatawid sa Milky Way. Kung magiging tama ang teoryang ito, ang mga concentric depression ng Milky Way ay makakatulong sa mga siyentipiko na suriin ang pamamahagi ng dark matter sa ating kalawakan.

Lagda ng gamma ray

Hanggang kamakailan lamang, ang tanging paraan upang matukoy ng mga siyentipiko ang madilim na bagay ay sa pamamagitan ng pag-obserba sa mga posibleng epekto ng gravitational nito sa iba pang mga bagay sa kalawakan. Gayunpaman, naniniwala ang mga siyentipiko na ang gamma ray ay maaaring direktang indikasyon na ang madilim na bagay ay nagtatago sa ating Uniberso. Maaaring natukoy na nila ang unang gamma-ray signature sa Reticulum 2, isang kamakailang natuklasang dwarf galaxy malapit sa Milky Way.

Ang gamma rays ay isang anyo ng high-energy electromagnetic radiation na ibinubuga mula sa mga siksik na sentro ng mga kalawakan. Kung ang dark matter ay talagang binubuo ng mga WIMP, ang dark matter na mga particle ay maaaring pagmulan ng gamma rays na ginawa ng magkaparehong paglipol ng mga WIMP sa pakikipag-ugnay. Gayunpaman, ang mga gamma ray ay maaari ding ilabas ng iba pang mga mapagkukunan tulad ng mga black hole at pulsar. Kung maihihiwalay ng proseso ng pagsusuri ang ilang pinagmumulan mula sa iba, makakakuha tayo ng mga gamma ray mula sa dark matter. Ngunit ito ay isang teorya lamang.

Naniniwala ang mga siyentipiko na ang karamihan sa mga dwarf galaxy ay kulang sa mahahalagang pinagmumulan ng gamma rays; Kaya naman ang mga physicist sa mga unibersidad ng Carnegie Mellon, Brown at Cambridge ay nasasabik tungkol sa gamma rays na nagmumula sa Reticulum 2.

"Ang gravity detection ng dark matter ay maaaring sabihin sa amin ng napakakaunting tungkol sa pag-uugali ng dark matter particle," sabi ni Matthew Walker ng Carnegie Mellon University. "Mayroon na tayong non-gravitational detection na nagpapakita na ang dark matter ay kumikilos tulad ng isang particle, at ito ay napakahalaga."

Siyempre, nananatili ang posibilidad na ang gamma radiation na ito ay nagmula sa iba pang mga mapagkukunan na hindi pa natukoy. Kasabay nito pinakabagong pagtuklas ng siyam na dwarf galaxy malapit sa Milky Way ay nagbibigay ng pagkakataon sa mga siyentipiko na higit pang tuklasin ang teoryang ito. inilathala

Ang tanong ng pinagmulan ng Uniberso, ang nakaraan at hinaharap nito ay nag-aalala sa mga tao mula pa noong una. Sa paglipas ng mga siglo, ang mga teorya ay lumitaw at pinabulaanan, na nag-aalok ng isang larawan ng mundo batay sa kilalang data. Ang teorya ng relativity ni Einstein ay isang malaking shock sa siyentipikong mundo. Gumawa rin siya ng malaking kontribusyon sa pag-unawa sa mga proseso na humuhubog sa Uniberso. Gayunpaman, ang teorya ng relativity ay hindi maaaring i-claim na ang tunay na katotohanan, hindi nangangailangan ng anumang mga karagdagan. Pinahintulutan ng mga pinahusay na teknolohiya ang mga astronomo na gumawa ng mga dati nang hindi maisip na pagtuklas na nangangailangan ng bagong teoretikal na balangkas o isang makabuluhang pagpapalawak ng mga kasalukuyang probisyon. Ang isang gayong kababalaghan ay ang madilim na bagay. Ngunit una sa lahat.

Mga bagay mula sa mga araw na lumipas

Upang maunawaan ang terminong "madilim na bagay," bumalik tayo sa simula ng huling siglo. Noong panahong iyon, ang nangingibabaw na ideya ay ang Uniberso ay isang nakatigil na istraktura. Samantala, ipinapalagay ng pangkalahatang teorya ng relativity (GTR) na sa malao't madali ay hahantong ito sa "pagdikit-dikit" ng lahat ng bagay sa kalawakan sa isang bola, ang tinatawag na gravitational collapse ay magaganap. Walang mga salungat na puwersa sa pagitan ng mga bagay sa kalawakan. Ang kapwa atraksyon ay binabayaran ng mga puwersang sentripugal, na lumilikha ng patuloy na paggalaw ng mga bituin, planeta at iba pang mga katawan. Sa ganitong paraan, napapanatili ang balanse ng system.

Upang maiwasan ang teoretikal na pagbagsak ng Uniberso, ipinakilala ni Einstein ang isang cosmological constant - isang halaga na nagdadala ng sistema sa kinakailangang nakatigil na estado, ngunit sa parehong oras ito ay talagang kathang-isip at walang malinaw na batayan.

Pagpapalawak ng Uniberso

Ang mga kalkulasyon at pagtuklas nina Friedman at Hubble ay nagpakita na hindi na kailangang labagin ang magkatugma na mga equation ng pangkalahatang relativity gamit ang isang bagong pare-pareho. Ito ay napatunayan, at ngayon halos walang sinuman ang nag-aalinlangan sa katotohanang ito, na ang Uniberso ay lumalawak, ito ay minsan ay nagkaroon ng simula, at walang pag-uusapan tungkol sa pagkatigil. Ang karagdagang pag-unlad ng kosmolohiya ay humantong sa paglitaw ng big bang theory. Ang pangunahing kumpirmasyon ng mga bagong pagpapalagay ay ang naobserbahang pagtaas ng distansya sa pagitan ng mga kalawakan sa paglipas ng panahon. Ito ay ang pagsukat ng bilis kung saan ang magkalapit na mga sistema ng kosmiko ay lumalayo sa isa't isa na humantong sa pagbuo ng hypothesis na ang madilim na bagay at madilim na enerhiya ay umiiral.

Ang data ay hindi naaayon sa teorya

Fritz Zwicky noong 1931, at pagkatapos ay Jan Oort noong 1932 at noong 1960s, ay nakikibahagi sa pagkalkula ng masa ng bagay ng mga kalawakan sa isang malayong kumpol at ang kaugnayan nito sa bilis ng kanilang pag-alis sa isa't isa. Sa bawat oras, ang mga siyentipiko ay dumating sa parehong mga konklusyon: ang dami ng bagay na ito ay hindi sapat para sa gravity na nilikha nito upang pagsamahin ang mga kalawakan na gumagalaw sa napakabilis na bilis. Iminungkahi nina Zwicky at Oort na mayroong nakatagong masa, ang madilim na bagay ng Uniberso, na pumipigil sa mga bagay na kosmiko mula sa pagkalat sa iba't ibang direksyon.

Gayunpaman, ang hypothesis ay nakatanggap ng pagkilala mula sa siyentipikong mundo lamang noong dekada ikapitumpu, pagkatapos na ipahayag ang mga resulta ng gawain ni Vera Rubin.

Gumawa siya ng mga curve ng pag-ikot na malinaw na nagpapakita ng pag-asa ng bilis ng paggalaw ng galactic matter sa distansya na naghihiwalay dito mula sa gitna ng system. Taliwas sa mga teoretikal na pagpapalagay, lumabas na ang mga bilis ng mga bituin ay hindi bumababa habang lumalayo sila sa sentro ng galactic, ngunit tumataas. Ang pag-uugali na ito ng mga bituin ay maipaliwanag lamang sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang halo sa kalawakan, na puno ng madilim na bagay. Kaya naman nahaharap ang astronomiya sa isang ganap na hindi pa natutuklasang bahagi ng uniberso.

Mga katangian at komposisyon

Ito ay tinatawag na madilim dahil hindi ito nakikita ng anumang umiiral na paraan. Ang presensya nito ay kinikilala ng isang hindi direktang tanda: ang madilim na bagay ay lumilikha ng isang gravitational field, habang hindi naglalabas ng electromagnetic waves.

Ang pinakamahalagang gawain na kinakaharap ng mga siyentipiko ay upang makakuha ng isang sagot sa tanong kung ano ang binubuo ng bagay na ito. Sinubukan ng mga astrophysicist na "punan" ito ng karaniwang bagay na baryonic (ang baryonic matter ay binubuo ng higit pa o hindi gaanong pinag-aralan na mga proton, neutron at mga electron). Kasama sa madilim na halo ng mga kalawakan ang mga compact na mahinang naglalabas ng mga bituin ng uri at malalaking planeta na malapit sa mass sa Jupiter. Gayunpaman, ang gayong mga pagpapalagay ay hindi tumayo sa pagsisiyasat. Ang baryonic matter, pamilyar at pamilyar, sa gayon ay hindi maaaring gumanap ng isang mahalagang papel sa nakatagong masa ng mga kalawakan.

Ngayon, ang pisika ay nakikibahagi sa paghahanap ng hindi kilalang mga bahagi. Ang praktikal na pananaliksik ng mga siyentipiko ay batay sa teorya ng supersymmetry ng microworld, ayon sa kung saan para sa bawat kilalang particle ay mayroong supersymmetric na pares. Ito ang bumubuo sa dark matter. Gayunpaman, hindi pa posible na makakuha ng katibayan ng pagkakaroon ng naturang mga particle marahil ito ay isang bagay sa malapit na hinaharap.

Madilim na enerhiya

Ang pagtuklas ng isang bagong uri ng bagay ay hindi nagtapos sa mga sorpresa na inihanda ng Uniberso para sa mga siyentipiko. Noong 1998, nagkaroon ng isa pang pagkakataon ang mga astrophysicist na ihambing ang teoretikal na data sa mga katotohanan. Ang taong ito ay minarkahan ng isang pagsabog sa isang kalawakan na malayo sa atin.

Sinukat ng mga astronomo ang distansya dito at labis na nagulat sa data na kanilang natanggap: ang bituin ay sumiklab nang higit pa kaysa sa nararapat ayon sa umiiral na teorya. Lumalabas na ito ay tumataas sa paglipas ng panahon: ngayon ito ay mas mataas kaysa sa 14 na bilyong taon na ang nakalilipas, kung kailan nangyari ang Big Bang.

Tulad ng alam mo, upang mapabilis ang paggalaw ng isang katawan, kailangan nitong maglipat ng enerhiya. Ang puwersa na pumipilit sa Uniberso na lumawak nang mas mabilis ay tinawag na dark energy. Ito ay hindi gaanong mahiwagang bahagi ng kalawakan kaysa sa madilim na bagay. Ito ay kilala lamang na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pare-parehong pamamahagi sa buong Uniberso, at ang epekto nito ay maaaring mairehistro lamang sa napakalaking cosmic na distansya.

At muli ang cosmological constant

Nayanig ng madilim na enerhiya ang teorya ng big bang. Ang bahagi ng siyentipikong mundo ay may pag-aalinlangan tungkol sa posibilidad ng naturang sangkap at ang pagbilis ng pagpapalawak na dulot nito. Sinusubukan ng ilang astrophysicist na buhayin ang nakalimutang cosmological constant ni Einstein, na maaaring muling mapunta mula sa pagiging isang malaking pagkakamaling siyentipiko tungo sa isang gumaganang hypothesis. Ang presensya nito sa mga equation ay lumilikha ng antigravity, na humahantong sa acceleration ng expansion. Gayunpaman, ang ilan sa mga implikasyon ng presensya ay hindi naaayon sa data ng pagmamasid.

Ngayon, ang madilim na bagay at madilim na enerhiya, na bumubuo sa karamihan ng mga bagay sa Uniberso, ay mga misteryo para sa mga siyentipiko. Walang malinaw na sagot sa tanong tungkol sa kanilang kalikasan. Bukod dito, marahil hindi ito ang huling lihim na itinatago ng espasyo mula sa amin. Ang madilim na bagay at enerhiya ay maaaring ang threshold ng mga bagong tuklas na maaaring baguhin ang ating pag-unawa sa istruktura ng Uniberso.

• Pagsasalin

Ang isang hindi nakikitang sibilisasyon ay maaaring umiiral sa ilalim ng iyong ilong.

Bagama't alam natin na ang ordinaryong bagay ay may pananagutan lamang sa 1/20 ng enerhiya ng Uniberso at 1/6 ng enerhiya na dinadala ng materya (at ang natitira ay napupunta sa madilim na enerhiya), itinuturing namin ang ordinaryong bagay bilang isang napakahalagang bahagi. Maliban sa mga cosmologist, halos lahat ng tao ay tumutuon sa ordinaryong bagay, bagaman mula sa isang masiglang pananaw ay hindi ito ganoon kahalaga.

Ang ordinaryong bagay ay mas mahal natin, siyempre, dahil tayo ay gawa nito - tulad ng buong nasasalat na mundo kung saan tayo nakatira. Ngunit interesado rin kami dito dahil sa mayamang pagkakaiba-iba ng mga pakikipag-ugnayan nito. Ang mga pakikipag-ugnayan ng ordinaryong bagay ay kinabibilangan ng electromagnetic, mahina at malakas - tinutulungan nila ang bagay na bumuo ng mga kumplikadong siksik na sistema. Hindi lamang mga bituin, kundi pati na rin ang mga bato, karagatan, halaman at hayop ang umiiral salamat sa mga di-gravitational na puwersa ng kalikasan na responsable para sa mga pakikipag-ugnayan. Kung paanong ang isang taong nagsasaya ay higit na naiimpluwensyahan ng alkohol kaysa sa iba pang bahagi ng serbesa, gayundin ang ordinaryong bagay, bagama't nagdadala ng maliit na bahagi ng densidad ng enerhiya, ay nakakaapekto sa sarili at sa paligid nito nang higit na kapansin-pansin kaysa sa isang bagay na lumilipad lamang.

Ang nakikitang bagay na pamilyar sa atin ay maaaring ituring na isang privileged na porsyento—15%, upang maging eksakto—ng bagay. Sa negosyo at pulitika, 1% ng mga tao ang nakakaimpluwensya sa mga desisyon at panuntunan, at ang natitirang 99% ng populasyon ay nagbibigay ng imprastraktura at suporta - pagpapanatili ng mga gusali, pagpapanatiling tumatakbo ang mga lungsod, paghahatid ng pagkain. Gayundin, ang ordinaryong bagay ay nakakaimpluwensya sa halos lahat ng ating namamasid, at ang madilim na bagay, sa kasaganaan at nasa lahat ng dako nito, ay tumutulong sa paglikha ng mga kumpol at kalawakan, tinitiyak ang pagbuo ng mga bituin, ngunit may kaunting epekto sa ating agarang kapaligiran.

Ang mga istrukturang malapit sa amin ay kinokontrol ng ordinaryong bagay. Ito ay responsable para sa paggalaw ng ating mga katawan, para sa mga mapagkukunan ng enerhiya na nagpapalakas sa ating ekonomiya, para sa screen ng computer o papel na binabasa mo ito, at para sa halos lahat ng bagay na maaari mong isipin. Kung ang isang bagay ay nakikipag-ugnayan sa paraang masusukat, ito ay nararapat na bigyang pansin dahil ito ay makakaimpluwensya sa ating kapaligiran.

Karaniwan, ang madilim na bagay ay walang kawili-wiling impluwensya at istraktura. Ipinapalagay na ang madilim na bagay ay ang pandikit na humahawak sa mga kalawakan at kanilang mga kumpol na magkasama, na matatagpuan sa mga amorphous na ulap. Ngunit paano kung hindi ito ang kaso, at ang ating pagkiling lamang - at kamangmangan, ang ugat ng pagkiling - ang nagiging sanhi ng ating maling akala?

Sa Standard Model, mayroong anim na uri ng quark, tatlong uri ng charged leptons (kabilang ang electron), tatlong uri ng neutrino, ang mga particle na responsable para sa lahat ng pwersa, at ang bagong natuklasang Higgs boson. Paano kung ang mundo ng madilim na bagay, marahil hindi gaanong magkakaibang, ay magkakaiba din? Sa kasong ito, ang mga pakikipag-ugnayan ng madilim na bagay ay magiging bale-wala, ngunit ang isang maliit na bahagi nito ay makikipag-ugnayan sa mga puwersang nakapagpapaalaala sa mga puwersa ng ordinaryong bagay. Ang mayaman at kumplikadong istraktura ng mga particle at pwersa sa Standard Model ay responsable para sa maraming mga kagiliw-giliw na phenomena. Kung ang madilim na bagay ay may nakikipag-ugnayang bahagi, maaari rin itong maimpluwensyahan.

Kung tayo ay mga nilalang na gawa sa madilim na bagay, mali na ipagpalagay na ang lahat ng mga particle ng ordinaryong bagay ay pareho. Marahil ang mga taong gawa sa ordinaryong bagay ay gumagawa ng parehong pagkakamali. Dahil sa pagiging kumplikado ng pisika ng partikulo ng SM, na naglalarawan sa pinakasimpleng mga bahagi ng bagay na kilala natin, tila kakaibang ipagpalagay na ang lahat ng madilim na bagay ay binubuo lamang ng isang uri ng butil. Bakit hindi ipagpalagay na ang ilang bahagi nito ay napapailalim sa sarili nitong mga pakikipag-ugnayan?

Pagkatapos, kung paanong ang ordinaryong bagay ay binubuo ng iba't ibang uri ng mga particle, at lahat ng mga pangunahing sangkap na ito ay nakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng iba't ibang kumbinasyon ng mga singil, ang madilim na bagay ay magkakaroon din ng iba't ibang mga nasasakupan - at hindi bababa sa isang uri ng naturang particle ay lalahok sa mga non-gravitational na pakikipag-ugnayan . Ang mga neutrino sa SM ay hindi apektado ng puwersa ng kuryente o ng malakas na interaksyon, hindi katulad ng anim na uri ng quark.

Gayundin, marahil ang isang uri ng dark matter particle ay mahina ang pakikipag-ugnayan o hindi sa anumang bagay maliban sa gravity, ngunit ang ilang 5% ng mga particle ay nakakaranas ng iba pang mga pakikipag-ugnayan. Batay sa pag-aaral ng ordinaryong bagay, masasabi natin na ang pagpipiliang ito ay mas malamang kaysa sa karaniwang pag-aakala ng pagkakaroon ng isang maliit na butil na mahinang nakikipag-ugnayan.

Ang isang pagkakamali na ginawa ng mga taong sangkot sa mga dayuhang relasyon sa publiko ay ang pagsasama-sama ng kultura ng ibang bansa at hindi isinasaalang-alang ang katotohanan na maaaring naglalaman ito ng pagkakaiba-iba na nakikita sa kanilang sariling bansa. Kung paanong ang isang mahusay na negosyador ay hindi dapat mag-isip na ang isang sektor ng lipunan ay nangingibabaw sa isa pa kapag sinusubukang ihambing ang iba't ibang mga kultura, kaya ang isang bukas-isip na siyentipiko ay hindi dapat mag-isip na ang madilim na bagay ay hindi kasing interesante ng normal na bagay at walang pagkakaiba-iba ng mga bagay na katulad. sa normal na bagay kung ano ang nasa atin.

Ang sikat na manunulat ng agham na si Corey Powell, na nag-uulat ng aming pananaliksik sa Discover magazine, ay nagsimula sa pagsasabing siya ay isang "light matter chauvinist"—at na tayong lahat ay ganoon din. Ang ibig niyang sabihin ay naniniwala kami na ang bagay na pamilyar sa amin ay mas mahalaga, at samakatuwid ay mas kumplikado at kawili-wili. Ang mga katulad na ideya ay binawi ng rebolusyong Copernican. Ngunit karamihan sa mga tao ay iginigiit na ang kanilang pananaw at paniniwala sa ating kahalagahan ay tumutugma sa totoong mundo.

Ang maraming bahagi ng ordinaryong bagay ay nakikipag-ugnayan sa iba't ibang paraan at nakakaimpluwensya sa mundo sa iba't ibang paraan. Kaya maaaring ang madilim na bagay ay may iba't ibang mga particle na may iba't ibang pag-uugali na nakakaimpluwensya sa istraktura ng Uniberso sa isang masusukat na paraan.

Noong una kong sinimulan ang pag-aaral ng bahagyang nakikipag-ugnayan sa madilim na bagay, nagulat ako na halos walang sinuman ang nag-isip na ang pag-aakalang ordinaryong bagay lamang ang nagpapakita ng iba't ibang uri ng butil at pakikipag-ugnayan ay isang mapagmataas na kamalian. Sinubukan ng ilang physicist na suriin ang mga modelo tulad ng "mirror dark matter," kung saan inuulit ng madilim na bagay ang lahat ng katangian ng ordinaryong bagay. Ngunit ang mga ganitong halimbawa ay kakaiba. Ang kanilang mga kahihinatnan ay mahirap isama sa kung ano ang alam natin.

Maraming mga physicist ang nag-aral ng higit pang mga modelo ng komunikasyon ng mga pakikipag-ugnayan ng dark matter. Ngunit ipinapalagay din nila na ang lahat ng madilim na bagay ay pareho at napapailalim sa parehong mga pakikipag-ugnayan. Walang tumanggap ng simpleng posibilidad na kahit na ang karamihan sa madilim na bagay ay hindi nakikipag-ugnayan sa normal na bagay, ang isang maliit na bahagi nito ay maaaring.

Ang isa sa mga dahilan para dito ay malinaw. Karamihan sa mga tao ay naniniwala na ang bagong uri ng madilim na bagay ay hindi makakaapekto sa karamihan ng mga naobserbahang phenomena, kung ito ay isang maliit na bahagi lamang ng madilim na bagay. Hindi pa nga namin napagmamasdan ang pinakamahalagang bahagi ng dark matter, at tila napaaga na pag-aralan ang maliit na bahagi nito.

Ngunit kung matatandaan natin na ang ordinaryong bagay ay naglilipat lamang ng 20% ​​ng enerhiya ng madilim na bagay, habang karamihan sa atin ay napapansin lamang ito, maaari nating maunawaan kung saan mali ang lohika na ito. Ang mga bagay na nakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng mas malakas na mga di-gravitational na puwersa ay maaaring mas interesado at impluwensya kaysa sa mas mahinang nakikipag-ugnayan na bagay.

Ito ang kaso sa ordinaryong bagay. Ito ay napakalakas sa kabila ng maliit na dami nito, dahil ito ay na-compress sa mga siksik na disk kung saan maaaring mabuo ang mga bituin, planeta, Earth at buhay. Ang sinisingil na bahagi ng dark matter - kahit na maaaring hindi ganoon karami - ay maaari ding bumagsak at bumuo ng mga disk, tulad ng nakikitang disk sa Milky Way. Maaari pa itong mag-condense sa mga bagay na parang bituin. Ang ganitong istraktura sa prinsipyo ay maaaring maobserbahan, at marahil ay mas madaling gawin kaysa sa ordinaryong malamig na madilim na bagay na nakakalat sa isang malaking spherical halo.

Kung iisipin mo ito sa ganitong paraan, ang bilang ng mga posibilidad ay mabilis na lumalaki. Pagkatapos ng lahat, ang electromagnetism ay isa lamang sa ilang mga non-gravitational na pakikipag-ugnayan na nararanasan ng mga particle ng Standard Model. Bilang karagdagan sa puwersa na nagbubuklod sa mga electron sa nuclei, ang mga particle ng SM ay nakakaranas ng mahina at malakas na pakikipag-ugnayang nuklear. Sa mundo ng ordinaryong bagay, maaaring umiral ang iba pang mga pakikipag-ugnayan, ngunit ang mga ito ay napakahina sa mga lakas na magagamit natin na wala pang nakapansin sa kanila. Ngunit kahit na ang pagkakaroon ng tatlong non-gravitational na pakikipag-ugnayan ay nagpapahiwatig na ang mga non-gravitational na pakikipag-ugnayan maliban sa madilim na electromagnetism ay maaari ding naroroon sa madilim na sektor.

Marahil ang madilim na bagay, bilang karagdagan sa mga puwersa na katulad ng mga electromagnetic, ay naiimpluwensyahan din ng mga puwersang nuklear. Posible na ang madilim na bagay ay maaaring bumuo ng mga madilim na bituin kung saan nagaganap ang mga reaksyong nukleyar, na nagreresulta sa pagbuo ng mga istruktura na kumikilos nang higit na katulad ng ordinaryong bagay kaysa sa madilim na bagay na inilarawan ko sa ngayon. Sa kasong ito, ang madilim na disk ay maaaring maglaman ng mga madilim na bituin na napapalibutan ng mga madilim na planeta na gawa sa madilim na mga atomo. Ang madilim na bagay ay maaaring magpakita ng parehong kumplikado gaya ng normal na bagay.

Ang bahagyang nakikipag-ugnayan na dark matter ay nagbibigay ng masaganang kumpay para sa haka-haka at nagbibigay-inspirasyon sa amin na isaalang-alang ang mga posibilidad na hindi namin maaaring isaalang-alang. Maaaring makita ng mga manunulat at gumagawa ng pelikula na ang lahat ng karagdagang kapangyarihan at kahihinatnan na ito ay nakatago sa madilim na sektor na medyo nakakaakit. Maaaring imungkahi pa nila ang pagkakaroon ng madilim na buhay na kahanay sa atin. Sa kasong ito, sa halip na ang karaniwang mga animated na nilalang ay nakikipaglaban sa iba pang mga animated na nilalang, o, sa mga bihirang kaso, nagtatrabaho sa kanila, ang mga dark matter na nilalang ay maaaring magmartsa sa screen at nakawin ang lahat ng aksyon.

Ngunit hindi ito magiging kawili-wiling panoorin. Ang problema ay ang mga gumagawa ng pelikula ay mahihirapang kunan ng pelikula ang madilim na buhay na hindi natin nakikita. Kahit na may maitim na nilalang, hindi natin malalaman ang tungkol dito. Hindi mo malalaman kung gaano kaganda ang isang madilim na buhay—at halos hindi mo malalaman.

Bagama't nakakatuwang mag-isip-isip tungkol sa mga posibilidad ng madilim na buhay, mas mahirap malaman kung paano ito obserbahan—o kahit na hindi direktang matukoy ang pagkakaroon nito. Medyo mahirap na makahanap ng buhay na binubuo ng parehong mga sangkap tulad ng sa amin, bagaman ang paghahanap para sa mga extrasolar na planeta ay patuloy. Ngunit ang katibayan para sa madilim na buhay, kung ito ay umiiral, ay magiging mas mailap kaysa sa ebidensya para sa ordinaryong buhay sa malalayong mundo.

Kamakailan lamang, napagmasdan namin ang mga gravitational wave na nagmumula sa malalaking black hole. Halos wala tayong pagkakataon na makita ang gravity ng isang madilim na nilalang o isang hukbo ng madilim na nilalang, gaano man sila kalapit sa atin.

Sa isip, gusto kong kahit papaano ay makipag-usap sa bagong sektor na ito. Ngunit kung ang bagong buhay na ito ay hindi napapailalim sa mga puwersa na pamilyar sa atin, hindi ito mangyayari. Bagama't ibinabahagi natin ang gravity sa kanila, ang gayong impluwensya mula sa isang bagay o anyo ng buhay ay masyadong mahina upang matukoy. Ang mga napakalaking bagay lamang, tulad ng isang disk sa eroplano ng Milky Way, ang makakapagdulot ng mga naobserbahang epekto.

Ang mga madilim na bagay o madilim na buhay ay maaaring umiiral nang napakalapit sa atin - ngunit kung ang kabuuang masa ng madilim na bagay ay maliit, hindi natin malalaman ang tungkol dito. Kahit na sa kasalukuyang teknolohiya, o anumang teknolohiya na maaari nating isipin, ang mga napaka-espesipikong kakayahan lamang ang maaaring masuri. Ang "buhay ng anino," gaano man kapana-panabik, ay malamang na hindi magkaroon ng nakikitang mga kahihinatnan at maaaring isang mapang-akit ngunit mailap na posibilidad. Ngunit ang madilim na buhay ay isang napakaluwag na palagay. Ang mga manunulat ng science fiction ay walang problema sa paglikha nito, ngunit ang Uniberso ay may mas maraming mga hadlang para dito. Hindi malinaw kung aling mga variant ng pakikipag-ugnayan ng kemikal ang may kakayahang sumuporta sa buhay, at hindi namin alam kung anong uri ng kapaligiran ang kinakailangan para sa mga variant na iyon na makakagawa nito.

Gayunpaman, maaaring umiral ang madilim na buhay, sa ilalim mismo ng ating mga ilong. Ngunit kung walang mas malakas na pakikipag-ugnayan sa usapin ng ating mundo, maaari itong magsaya, makipag-away, maging aktibo o pasibo - at hindi natin malalaman ang tungkol dito. Kapansin-pansin, gayunpaman, kung may mga pakikipag-ugnayan sa madilim na mundo, may kaugnayan sa buhay o hindi, maaari nilang maimpluwensyahan ang istraktura sa isang masusukat na paraan. At pagkatapos ay marami pa tayong matututunan tungkol sa madilim na mundo.

Karamihan sa mga bagay na bumubuo sa Uniberso ay ligtas na nakatago sa ating mga mata.

Kapag nakikita natin ang istraktura ng isang kalawakan sa ating mga ulo, malamang na nakikita natin sa ating harapan ang mga spiral ng mga bituin na umiikot sa itim na kawalan ng espasyo. Sa pamamagitan ng napakalakas na teleskopyo, makikita talaga natin ang mga indibidwal na bituin na bumubuo sa mga braso ng spiral galaxy, dahil naglalabas sila ng sapat na dami ng liwanag at iba pang mga alon. Maaari din nating "isaalang-alang" ang mga madilim na rehiyon sa loob ng mga kalawakan—mga ulap ng interstellar na alikabok at gas na sumisipsip sa halip na naglalabas ng liwanag.

Gayunpaman, noong ika-20 siglo, ang mga astrophysicist ay unti-unting dumating sa konklusyon na ang nakikita at pamilyar na mga larawan ng mga kalawakan ay naglalaman ng hindi hihigit sa 10% ng bagay na aktwal na nilalaman sa Uniberso. Humigit-kumulang 90% ng Uniberso ay binubuo ng materya, na ang anyo nito ay nananatiling misteryo sa atin, dahil hindi natin ito mapapansin, at ang lahat ng madilim na bagay na ito ay tinatawag na madilim na bagay. (Minsan pinag-uusapan din nila ang nawawalang misa, ngunit ang terminong ito ay hindi matatawag na matagumpay, dahil sa naturang terminolohiya ay malamang na mas mahusay na tawagan itong labis.) Sa unang pagkakataon, ang mga lihim na paghahayag ng ganitong uri ay ipinahayag noong 1933 ng Swiss astronomer na si Fritz Zwicky (1898-1974). Siya ang nagturo na ang kumpol ng mga kalawakan sa konstelasyon na Coma Berenices ay lumilitaw na pinagsasama-sama ng isang mas malakas na gravitational field kaysa ipagpalagay batay sa maliwanag na masa ng bagay na nilalaman sa kumpol ng kalawakan na ito, na nangangahulugang karamihan sa mga Ang bagay na nakapaloob sa rehiyong ito ng Uniberso ay nananatiling hindi nakikita sa atin.

Noong 1970s, pinag-aralan ni Vera Rubin, isang mananaliksik sa Carnegie Institution (Washington), ang dinamika ng mga kalawakan na nailalarawan sa mataas na bilis ng pag-ikot sa paligid ng kanilang sentro - pangunahin, ang pag-uugali ng bagay sa kanilang paligid. Sa pamamagitan ng lahat ng mga parameter, ang makabuluhang masa ng pinakamagaan na interstellar gas, katulad ng hydrogen, ang mga atomo kung saan ayon sa teorya ay dapat na nakabalot sa kalawakan sa isang web ng mga microscopic satellite, ay dapat na inilabas sa periphery ng mabilis na umiikot na mga kalawakan, gamit ang prinsipyo ng isang centrifuge . Isaalang-alang, bilang halimbawa, ang ating solar system. Ang bulk nito ay puro sa gitna (sa Araw); Kung mas malayo ang isang planeta mula sa gitna, mas mahaba ang panahon ng rebolusyon nito sa paligid nito. Ang Jupiter, halimbawa, ay tumatagal ng labing-isang taon ng Earth upang makumpleto ang isang buong taunang rebolusyon sa paligid ng Araw, dahil ito ay matatagpuan sa isang orbit na mas malayo sa Araw at sa isang taunang cycle hindi lamang ito naglalakbay ng mas mahabang distansya, ngunit gumagalaw din. kasabay nito nang mas mabagal ( cm. mga batas ni Kepler). Katulad nito, kung ang lahat ng bagay ng spiral galaxy ay nakakonsentra sa mga bisig nito, kung saan makikita natin ang mga nakikitang bituin, kung gayon ang mga atom ng dispersed hydrogen, na sumusunod sa ikatlong batas ni Kepler, ay mas mabagal na gumagalaw habang lumalayo sila sa gitna ng galactic. misa. Si Rubin, gayunpaman, ay nakapag-eksperimentong malaman na sa anumang distansya mula sa gitna ng kalawakan, ang hydrogen ay gumagalaw sa isang pare-parehong bilis. Maaaring isipin ng isa na siya ay "nakadikit" sa isang higanteng umiikot na globo na gawa sa ilang bagay na hindi nakikita.

Ngayon alam na natin na ang madilim na bagay ay hindi nakikita hindi lamang sa loob ng mga kalawakan, ngunit sa buong Uniberso, kabilang ang intergalactic space. Ang wala pa kaming ideya tungkol sa kanya kalikasan. Ang ilan sa mga ito ay maaaring maging ordinaryong mga celestial na katawan na hindi naglalabas ng kanilang sariling radiation, halimbawa, napakalaking planeta tulad ng Jupiter. Ang kanilang pag-iral ay nakumpirma sa pamamagitan ng mga resulta ng pagmamasid sa ningning ng mga bituin sa kalapit na mga kalawakan, kung saan ang "paglubog" ay minsan ay napapansin, na maaaring maiugnay sa kanilang mga bahagyang eclipses kapag ang mga malalaking planeta ay dumaan sa landas ng mga sinag sa daan patungo sa atin. Sa pagsasagawa, ang pagkakaroon ng mga interstellar eclipsing body na walang sariling radiation energy sa observable range ay maaari ding ituring na kumpirmado - sila ay tinatawag na "massive compact halo objects."

Gayunpaman, ang napakaraming mga siyentipiko ay sumasang-ayon na ang masa ng di-nakikitang bagay ng Uniberso ay malayo sa limitado sa masa ng mga ordinaryong celestial na katawan at dispersed na bagay na nakatago mula sa atin, ngunit may posibilidad na idagdag dito ang kabuuang masa ng hindi pa natutuklasang mga uri. ng elementarya na mga particle. Karaniwan silang tinatawag napakalaking particle ng mahinang pakikipag-ugnayan (MWIP). Hindi sila nagpapakita ng kanilang sarili sa anumang paraan sa pakikipag-ugnayan sa liwanag at iba pang electromagnetic radiation. Ang kanilang paghahanap ngayon ay isang uri ng pag-renew ng tila matagal nang nawawalang paghahanap para sa "luminiferous ether" ( cm. eksperimento ni Michelson-Morley). Ang ideya ay kung ang ating Galaxy ay talagang natatakpan sa lahat ng panig ng isang spherical shell ng MChSV, ang Earth, dahil sa paggalaw nito, ay dapat na patuloy na nasa ilalim ng impluwensya ng "hangin ng mga nakatagong particle" na tumagos dito sa parehong paraan. dahil kahit na sa pinaka walang hangin na panahon ang isang sasakyan ay tinatangay ng paparating na daloy ng hangin. Maaga o huli, ang isa sa mga particle ng naturang "madilim na hangin" ay makikipag-ugnayan sa isa sa mga atomo ng lupa at magpapasigla sa mga panginginig ng boses na kinakailangan para sa pagpaparehistro nito sa pamamagitan ng ultrasensitive na aparato kung saan ito nakapatong. Ang mga laboratoryo na nagsasagawa ng gayong mga eksperimento ay nag-uulat na na natanggap nila ang mga unang pahiwatig ng kumpirmasyon ng tunay na pagkakaroon ng anim na buwang pagbabago ng kalahating siklo sa dalas ng pag-record ng mga signal tungkol sa mga maanomalyang kaganapan ng naturang serye, at ito mismo ang dapat inaasahan, dahil sa kalahating taon ang Earth ay gumagalaw sa isang circumsolar orbit patungo sa hangin ng mga nakatagong particle, at sa susunod na anim na buwan ang hangin ay umiihip "upang makahabol" at ang mga particle ay lumilipad sa Earth nang mas madalas.

Ang MES ay kumakatawan sa isang halimbawa ng karaniwang tinatawag malamig na madilim na bagay, dahil sila ay mabigat at mabagal. Ipinapalagay na sila ay may mahalagang papel sa pagbuo ng mga kalawakan sa unang bahagi ng Uniberso. Ang ilang mga siyentipiko ay naniniwala din na ang ilang mga madilim na bagay ay nasa estado ng mabilis, mahinang nakikipag-ugnayan na mga particle, tulad ng mga neutrino, na isang halimbawa. mainit na madilim na bagay. Ang pangunahing problema dito ay bago ang pagbuo ng mga atomo, iyon ay, sa halos unang 300,000 taon pagkatapos ng big bang, ang Uniberso ay nasa isang protoplasmic na estado. Ang anumang nucleus ng bagay na pamilyar sa atin ay nawasak bago pa ito magkaroon ng oras upang mabuo, sa ilalim ng pinakamalakas na enerhiya ng pambobomba mula sa sobrang init na mga particle ng mainit, sobrang siksik, opaque na plasma. Matapos lumawak ang Uniberso sa isang tiyak na antas ng transparency ng space separating matter, sa wakas ay nagsimulang mabuo ang light atomic nuclei. Ngunit, sayang, sa sandaling ito ang Uniberso ay lumawak na nang labis na ang mga puwersa ng gravity attraction ay hindi maaaring pigilan ang kinetic energy ng nagkakalat na mga fragment ng big bang, at ang lahat ng bagay, sa teorya, ay lilipad nang hiwalay, na pumipigil sa pagbuo ng mga matatag na kalawakan na ating namamasid. Ito ay binubuo ng tinatawag na galactic na kabalintunaan, na nagtanong sa teorya ng Big Bang mismo.

Gayunpaman, kung sa buong espasyo ng volumetric na big bang ang ordinaryong bagay ay hinaluan ng mga nakatagong particle ng dark matter, pagkatapos ng pagsabog ang dark matter, na inihalo sa tahasang bagay, ay maaaring magsilbing elementong pumipigil. Dahil sa pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga nakatagong mabibigat na particle, ito ang unang pinagsama-sama sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng atraksyon ng gravitational sa hinaharap na galactic nuclei, na naging matatag dahil sa kakulangan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng MFSW at ang malakas na centripetal energy radiation ng pagsabog. Kaya, sa oras na ang atomic nuclei ay nabuo, ang madilim na bagay ay nabuo na sa mga kalawakan at mga kumpol ng mga kalawakan, at naglabas ng mga elemento ng ordinaryong bagay ay nagsimulang magtipon sa kanila sa ilalim ng impluwensya ng gravitational field. Sa modelong ito, ang ordinaryong bagay ay iginuhit patungo sa mga kumpol ng madilim na bagay, tulad ng mga tuyong dahon na hinihila sa mga eddies sa madilim na ibabaw ng isang mabilis na ilog. May dapat isipin, di ba? Hindi lamang tayo, ngunit ang ating buong kalawakan at ang buong nakikitang materyal na mundo ay maaaring maging bula lamang sa ibabaw ng kakaibang unibersal na laro ng taguan.

Vera Cooper Rubin, b. 1928

Amerikanong astronomo. Ipinanganak sa Philadelphia. Natanggap niya ang kanyang edukasyon at doctorate mula sa Georgetown University (Washington State, USA). Mula noong 1954, nagtatrabaho siya sa Carnegie Institution, Washington, na pinag-aaralan ang istruktura ng mga galaxy, pangunahin ang mga spiral, at, lalo na, ang istraktura at paggalaw ng kanilang mga armas. Siya ang natuklasan na ang bilis ng pag-ikot ng pinalawak na mga ulap ng gas sa mga bisig ng mga spiral galaxy ay hindi bumababa sa distansya mula sa gitna, ngunit, sa kabaligtaran, ay tumataas, at ito ay nagbibigay sa amin ng unang nakakumbinsi na kumpirmasyon ng pagkakaroon ng madilim na bagay. sa mga indibidwal na kalawakan.

Ang isang teoretikal na konstruksyon sa physics na tinatawag na Standard Model ay naglalarawan ng mga pakikipag-ugnayan ng lahat ng elementarya na particle na kilala sa agham. Ngunit ito ay 5% lamang ng bagay na umiiral sa Uniberso, ang natitirang 95% ay ganap na hindi kilalang kalikasan. Ano ang hypothetical dark matter na ito at paano ito sinusubukan ng mga siyentipiko na tuklasin? Si Hayk Hakobyan, isang estudyante ng MIPT at empleyado ng Departamento ng Physics at Astrophysics, ay nagsasalita tungkol dito bilang bahagi ng isang espesyal na proyekto.

Ang Standard Model of elementary particles, sa wakas ay nakumpirma pagkatapos ng pagtuklas ng Higgs boson, ay naglalarawan sa mga pangunahing pakikipag-ugnayan (electroweak at malakas) ng mga ordinaryong particle na alam natin: lepton, quark at force carriers (bosons at gluons). Gayunpaman, lumalabas na ang buong malaking kumplikadong teorya na ito ay naglalarawan lamang ng tungkol sa 5-6% ng lahat ng bagay, habang ang iba ay hindi umaangkop sa modelong ito. Ang mga obserbasyon sa pinakamaagang sandali ng ating Uniberso ay nagpapakita sa atin na humigit-kumulang 95% ng bagay na nakapaligid sa atin ay ganap na hindi alam. Sa madaling salita, hindi natin direktang nakikita ang presensya ng nakatagong bagay na ito dahil sa impluwensya ng gravitational nito, ngunit hindi pa natin ito direktang nakuha. Ang nakatagong mass phenomenon na ito ay pinangalanang "dark matter."

Ang modernong agham, lalo na ang kosmolohiya, ay gumagana ayon sa deduktibong pamamaraan ng Sherlock Holmes

Ngayon ang pangunahing kandidato mula sa grupo ng WISP ay ang axion, na lumitaw sa teorya ng malakas na pakikipag-ugnayan at may napakaliit na masa. Ang nasabing particle ay may kakayahang maging isang photon-photon pares sa mataas na magnetic field, na nagbibigay ng mga pahiwatig kung paano maaaring subukan ng isang tao na makita ito. Ang eksperimento ng ADMX ay gumagamit ng malalaking silid na lumilikha ng magnetic field na 80,000 gauss (iyon ay 100,000 beses ang magnetic field ng Earth). Sa teorya, ang gayong larangan ay dapat pasiglahin ang pagkabulok ng isang axion sa isang pares ng photon-photon, na dapat mahuli ng mga detektor. Sa kabila ng maraming pagtatangka, hindi pa posible na makita ang mga WIMP, axion o sterile neutrino.

Kaya, naglakbay kami sa isang malaking bilang ng iba't ibang mga hypotheses na naglalayong ipaliwanag ang kakaibang presensya ng nakatagong masa, at, nang tinanggihan ang lahat ng mga imposibilidad sa tulong ng mga obserbasyon, nakarating kami sa ilang posibleng mga hypotheses kung saan maaari na kaming magtrabaho.

Ang isang negatibong resulta sa agham ay isang resulta din, dahil nagbibigay ito ng mga paghihigpit sa iba't ibang mga parameter ng mga particle, halimbawa, inaalis nito ang hanay ng mga posibleng masa. Taun-taon, parami nang parami ang mga bagong obserbasyon at eksperimento sa mga accelerator na nagbibigay ng bago, mas mahigpit na paghihigpit sa masa at iba pang mga parameter ng mga particle ng dark matter. Kaya, sa pamamagitan ng pagtatapon ng lahat ng imposibleng opsyon at pagpapaliit sa bilog ng mga paghahanap, araw-araw ay nagiging mas malapit tayo sa pag-unawa kung ano ang binubuo ng 95% ng bagay sa ating Uniberso.