[Загадки Вселенной] Темная материя
Движение - жизнь!
Среди бесконечного множества галактик скрывается огромная линейка, с помощью которой учёные могут определить скорость расширения Вселенной. Она однозначно поможет в изучении тёмной энергии - таинственной силы, стоящей за космическим расширением и даст повод для размышлений о судьбе Вселенной.
Не так давно китайские учёные смогли добиться определенного успеха в реконструировании эволюции темной энергии, результаты которой основывались на изучении более миллиона галактик. Удивительно, но исследования показали, что тёмная энергия динамична.
Это означает, что тёмная энергия, которая является причиной расширения космоса, не может быть вакуумной энергией с постоянной плотностью, как предполагали многие учёные, а скорее является энергетическим полем.
Тёмная энергия определяет судьбу Вселенной
Если тёмная энергия действительно является вакуумной, то в таком случае Вселенная продолжит расширяться вплоть до нового Большого Разрыва. Но если тёмная энергия динамична, то после расширения Вселенная начнёт сужаться, а потом опять расширяться. Можно назвать это явление цикличной Вселенной.
Как же учёным удалось провести измерения чего-то столь безграничного, как наша Вселенная? В этом им помогла сама природа, предоставившая уникальный и практически магический инструмент измерения – барионную акустическую осцилляцию.
Ранее Вселенная состояла из горячей густой плазмы, то есть из электронов, барионов (протонов и нейтронов) и фотонов, словно кастрюля с кипящей кашей. Изначальные космические изменения, передаваемые через эту кастрюлю, периодически могли влиять на её плотность, температуру и давление в хронологической последовательности. Этот механизм передачи, близкий к принципу передачи звуковых волн, учёные называют барионной акустической осцилляцией или сокращенно - БАО.
Спустя триста восемьдесят тысяч лет после Большого Взрыва Вселенная успокоилась; и стала не такой плотной. Передача барионной акустической осцилляции прекратилась, а информация о ней застыла во времени. Но влияние этой огромной силы отразилось на распределении галактик.
В 2005 году впервые был зафиксирован и принят сигнал БАО. Таким образом, космологи получили стандарт измерения о котором мечтали: теперь у них появился шанс измерить Вселенную, узнать, изогнута она или является плоской, насколько быстро происходит расширение, в каких направлениях. Однако это всего лишь начало пути. Учёным все ещё предстоит провести точные замеры и приоткрыть тайны мироздания.
Начиная с 2012 года в обсерватории Апачи-Поинт в США проводятся наблюдения с помощью телескопа "Слоан". Благодаря изучению далеких галактик и квазаров астрофизикам удалось получить очень редкий вид БАО-сигнала, расшифровка которого поможет астрономам разработать новую трёхмерную карту Вселенной.
Почему важно исследовать темную материю и энергию?
В 1929 году американский атсроном и Эдвин Пауэлл Хаббл в результате своих исследований обнаружил, что множество галактик отдаляются от Земли. Проведя соответствующие расчеты, он сделал вывод, что Вселенная расширяется. Данное заявление шокировало весь научный мир, ведь многие годы концепция статичной Вселенной считалась безоговорочно верной.
Спустя годы наблюдений, учёные подтвердили, что Вселенная действительно расширяется, однако они предполагали, что космическое расширение будет постепенно замедляться, что в конечном итоге также оказалось ошибкой. В 1998 году две исследовательские группы из США и Канады смогли зафиксировать, что расширение Вселенной наоборот набирает скорость.
Учёные предположили, что неизвестная сила, называемая тёмной энергией, является акселератором расширения космоса. До сих пор астрономы имеют мало информации об этом явлении и могут предложить лишь теоретические модели. Для тестирования данных теорий нужна масштабная компьютерная симуляция. При помощи китайского суперкомпьютера была создана симуляция более 2000 галактик с целью их аналитики. На экране компьютера пролетают миллиарды лет, галактики приобретают свои формы, а Вселенная развивается.
Ученые хотят понять, почему происходит ускорение космического расширения. В этом вопросе 95% явлений не поддаются описанию с помощью существующих физических законов, поэтому большинство свойств тёмной энергии и материи остаются неизведанными. Если, в один день мы узнаем, что на самом деле такое тёмная энергия, то для такой науки как физика, это окажется настоящей революцией.
Возможно, уже через пять или десять лет многие проекты будут заниматься изучением тёмной энергии на Земле и в космосе, как в США так и в других странах. Например, планируется, что в будущем на китайской космической станции будет установлен телескоп диаметром 2 метра, который послужит важным инструментом в достижении такой цели, как изучение тёмной энергии.
Мы с вами живем в интересное время, когда каждый год происходят удивительные научные открытие. Хочется верить, что тайна темной материи будет разгадана в уже ближайшее время.