Темная материя

 

Гипотетическое изображение темной материи вокруг Земли. Она имеет вид нитей или волос, состоящих из каких-то неизвестных частиц и проходящих через планету насквозь. Иллюстрация НАСА

Почти 100 лет назад в астрофизических наблюдениях было замечено, что мир, вероятно, состоит не только из того, что мы видим: звезд, туманностей, межгалактического газа и прочих астрономических объектов. По вращению звезд вокруг центра галактики можно определить, какова ее масса. Так вот, масса, оказывается, больше, чем то, что мы видим как светящуюся галактику (разглядеть можно только то, что испускает излучение). Например, в состав Млечного Пути входит определенное количество звезд, которое можно подсчитать путем астрономических наблюдений.

Приблизительно известно, какова их масса. А еще можно посмотреть, как Солнце вращается вокруг центра галактики: примерно со скоростью 220 км/с. Если исходить из видимых звезд, то оно должно вращаться медленнее. Было сделано два предположения: либо законы гравитации неверны (в данном случае закон Ньютона), либо есть какая-то скрытая, невидимая нам масса. Наиболее популярной точкой зрения является теория о скрытой массе — такой, которую мы не видим, потому что она не испускает свет. Та материя, которая не испускает свет, была названа темной. Ее присутствие опознается по косвенному признаку: темная материя создает гравитационное поле, при этом не излучая никаких электромагнитных волн.

Темной материи во Вселенной примерно в пять раз больше, чем обычного вещества — той, что видят глаза и приборы. В отличие от обычной материи, которая концентрируется к центру галактики, образуя классический диск, темная масса распределена более равномерно в гало, охватывающем галактику гигантской сферой. В этом смысле вокруг и внутри нашей звездной системы находится еще одна галактика.

Темная материя уже существовала в момент Большого взрыва. Без нее наш мир не мог возникнуть. Кроме тяготения, темная масса ничем себя не выдает. Природа темной материи пока неизвестна. Среди возможных кандидатов рассматриваются разные гипотетические частицы, например WIMP и аксионы, а также некоторые варианты первичных черных дыр. Ни один кандидат пока не подтвержден окончательно. 

Многие исследователи считают, что они оставались холодными даже при Большом взрыве. О существовании темной материи судят по совокупности гравитационных эффектов: движению звезд и галактик, гравитационному линзированию и формированию крупномасштабной структуры Вселенной. Ее частицы напрямую пока не обнаружены.