Ikviens no mums vismaz vienu reizi ir dzirdējis par “tumšo matēriju”, bet ne visi spēj pareizi izskaidrot, kas tas ir. Iespējams, šie skaidrojumi nebūs nepieciešami, jo jaunākie pētījumi liek apšaubīt "tumšās matērijas" kā tādas esamību.
GALAKTISKĀ ANOMĀLIJA
“Tumšās matērijas” hipotēze parādījās, mēģinot izprast astronomu novērotās anomālijas būtību.
1922. gadā holandietis Džeikobs Kapteins, pētot zvaigžņu kustību, nonāca pie secinājuma, ka ievērojama daļa no lietas Galaktikā ir neredzama - viņa darbā, iespējams, vispirms tika lietots termins “Dark Matter”. Desmit gadus vēlāk hipotēzi atbalstīja radioastronoms Jans Oorts, bet tā kļuva plaši izplatīta gadu vēlāk, kad Šveices astrofiziķis Fritz Zwicky aprēķināja astoņu galaktiku radiālo ātrumu, kas atrodas Komas kopas malā (Komas zvaigznājs), un salīdzināja iegūtos datus ar līdzīgiem, bet aprēķinātiem ar izmantojot kopas šķietamo spilgtumu. Viņš atklāja, ka, lai saglabātu stabilitāti, kopas kopējai masai jābūt četrsimt reizes lielākai par tās zvaigžņu masu. Balstoties uz to, Zvickis ierosināja, ka klasterī ir ievērojams matērijas daudzums, kas mums paliek neredzams,bet tai ir visspēcīgākā gravitācijas ietekme uz galaktikām. Zvickis pieļāva kļūdu aprēķinos pēc lieluma, bet rūpīgāki mērījumi apstiprināja: Komas kopas masa, ja to aprēķina divos dažādos veidos, rezultāta rezultātos ievērojami nesakrīt!
Tomēr pirms vispārinājumu izdarīšanas bija jāpierāda, ka šāda ietekme ir plaši izplatīta paredzamajā telpā. 1939. gadā amerikāņu astronoms Hores Baboks, pētot tuvāko galaktiku M 31 (Andromedas miglājs), atklāja, ka zvaigžņu griešanās ātrums ap tās centru nemazinās, kā prognozē debess mehānika, apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam, bet paliek gandrīz nemainīgs. Tas nozīmē, ka galaktika visā tās garumā satur ievērojamu neredzamo lietu masu. Baboks tomēr anomāliju nesaistīja ar nesaprotamu "tumšo vielu", bet ierosināja, ka M 31 ārējā daļā notiek daži procesi, kas maina tā dinamiku.
TUMŠĀKA TUMŠA
Reklāmas video:
Astronomi pie hipotēzes par "tumšo matēriju" atgriezās 60. gados, kad parādījās jauni precīzi instrumenti Visuma izpētei. Un 1975. gadā Vera Rubina un Kents Fords runāja Amerikas astronomijas biedrības konferencē, norādot, ka viņiem ir izdevies iegūt ticamus datus, kas norāda uz būtisku neatbilstību starp masu sadalījuma galaktikās teoriju un novēroto realitāti. Zinātnieki izmantoja vismodernāko spektrogrāfu, kas ļāva noteikt spirālveida galaktiku filiāļu griešanās ātrumu pat "skatoties no malas". Un viņi atklāja, ka lielais vairums zvaigžņu galaktikās pārvietojas orbītā ar tādu pašu leņķisko ātrumu, apstiprinot neticamo pieņēmumu: masas blīvums galaktikās ir vienmērīgi sadalīts. Pēc vēl trim gadiem novērojumi tika neatkarīgi apstiprināti.un 1980. gadā astronomiskā kopiena beidzot atzina secinājumu pamatotību. Tajā pašā laikā Rubins konstatēja, ka, lai teorija būtu konsekventa ar praksi, galaktikās ir jābūt sešreiz lielākam neredzamās matērijas daudzumam nekā tas, ko mēs varam redzēt caur teleskopiem.
Tajā pašā laikā sāka parādīties citi pierādījumi. Pirmkārt, kustības pētījums divkāršo galaktiku sistēmās atklāja "tumšās vielas" kolosālo ietekmi, skaidri pārkāpjot debess mehānikas klasiskos likumus. Otrkārt, bez "tumšās vielas" klātbūtnes elipsveida galaktikas ātri zaudētu karsto gāzi, kas netiek novērota. Treškārt, pati “tumšā matērija” liek saliekt gaismu, kas atklājas gravitācijas lēca.
Mūsdienās ir vispārpieņemts, ka "tumšās matērijas" īpatsvars ir 84,5% no visām Visumā esošajām matērijām.
MEKLĒŠANA NEZINĀMĀ
Ideja par “tumšo matēriju” izrādījās pieprasīta no kosmologu puses, kad viņi nespēja noteikt relikta starojuma (kosmiskā mikroviļņu fona) nehomogenitāti, ko paredz Visuma izcelsmes teorija, un ar to izskaidrot galaktisko struktūru izskatu. Dažu daļiņu ieviešana modelī, kas gandrīz nav mijiedarbojas ar parasto lietu, bet ir ļoti smaga, ļāva apiet radušās grūtības. Tomēr 90. gadu sākumā relikta starojuma nehomogenitāte tomēr tika atklāta, izmantojot orbitālo observatoriju COBE. Likās, ka jautājums ir slēgts, bet "tumšā matērija" zinātniekus jau ir tā fascinējusi, ka viņi no tā neatteicās, bet, gluži pretēji, sāka meklēt "nesēju" subatomiskajā līmenī.
Problēma ir tā, ka "tumšā matērija" nav mijiedarbojas ar elektromagnētisko starojumu (ieskaitot redzamo gaismu), tāpēc to nevar noteikt ar tradicionālām metodēm. Sliktākais ir tas, ka četru simtu zvaigžņu kustības pētījums 13 000 gaismas gadu rādiusā no Saules neuzrādīja nekādu "tumšās vielas" ietekmi, un zinātniekiem nācās secināt, ka mūsu kosmosa reģionā tā ir nenozīmīga (apmēram 500 gramu). uz zemeslodes tilpuma), tas ir, šādas vielas daļiņu reģistrēt ir neticami grūti, ja pat neiespējami. Fiziķi mēģināja problēmu risināt teorētiski, definējot hipotētiskas vielas parametrus, pamatojoties uz elementāro daļiņu standarta modeli. Neitrīni (bet tie ir pārāk gaiši) un tādas hipotētiskas daļiņas kā axions, kosmoni, gravitoni, geijinos, wimps tika uzskatīti par kandidātiem.magnētiskie monopoli utt. Novērotais “tumšās matērijas” izplatība telpā rada arī jautājumus: galu galā, ja tā mijiedarbojas ar parasto matēriju caur gravitācijas spēku, tad to vajadzētu pievilkt galaktiku centriem tāpat kā parasto matēriju, bet tas nenotiek.
Ir skaidrs, ka dīvainības "tumšās matērijas" uzvedībā izraisa daudzu fiziķu instinktīvu protestu, tāpēc viņi atsakās atzīt tās esamību, izskaidrojot anomālijas galaktisko masu sadalījumā citos veidos. Piemēram, iepriekšminētā Vera Rubina uzskata, ka prātīgāk ir izsmalcināt klasiskās teorijas, nevis modelī ieviest pilnīgi jaunu subatomisko daļiņu klasi. Viņa ir Modificētās Ņūtona dinamikas (MOND) atbalstītāja, kuru 1983. gadā ierosināja Mordechai Milgrom, un joprojām ir mazsvarīga.
Tomēr šķiet, ka jaunākie pētījumi drīz piespiedīs zinātnisko pasauli pārskatīt savu attieksmi pret “tumšo vielu”. Fiziku grupa no Case Western Reserve universitātes (Klīvlenda, Ohaio) 2016. gada 19. septembrī publicēja rakstu, kurā analizēti 153 galaktiku novērojumu rezultāti, izmantojot Spitzera infrasarkano teleskopu, un abas spirālveida galaktikas, piemēram, mūsējās, un neregulāras formas galaktikas iekrita redzamības laukā., kā arī milzu galaktikas un punduru galaktikas. Pētījums tika veikts, lai noskaidrotu "tumšās vielas" ietekmes pakāpi uz zvaigžņu rotāciju. Un pēkšņi izrādījās, ka vispār nebija ietekmes, un zināmās anomālijas lieliski izskaidroja ar normālas matērijas sadalījumu.
Atklājuma autori norāda, ka to rezultāti būtībā ir pretrunā ar iepriekšējiem, jo pirmo reizi infrasarkanā diapazona attēli tika izmantoti, lai novērtētu tālu astronomisku objektu masu, nevis redzamā gaismā. Daudzi no šiem objektiem izskatās ļoti vāji, kas, iespējams, noveda pie kļūdām, aprēķinot to reālo masu.
Ja dati tiek apstiprināti, tad kosmoloģisko modeli, kura pamatā ir hipotēze par "tumšās vielas" esamību, var droši noraidīt un pat neizmantojot klasiskās fizikas pārskatīšanu.
Antons Pervušins