Темную материю называют темной не потому, что она черного цвета, а потому что она олицетворяет собой “темную лошадку” в прямом смысле слова: никто до сих пор достоверно не знает что это такое.
ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ – ЭТО ОДИН ИЗ КОМПОНЕНТОВ ВСЕЛЕННОЙ, СУЩЕСТВОВАНИЕ КОТОРОГО ОБНАРУЖЕНО ЛИШЬ ПО ГРАВИТАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВИДИМУЮ МАТЕРИЮ И НА ФОНОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ПОСКОЛЬКУ ОНА НЕ РАССЕИВАЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И НЕ УЧАСТВУЕТ В СИЛЬНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ.
Чтобы понять, как ученые пришли к идее темной материи и какую роль она выполняет, давайте представим, галактика – это гигантская карусель, на которой катаются звезды. Чтобы не упасть, звезда должна прочно держаться, иначе она полетит в космос. В этот процесс и подключается гравитация. Но проблема в том, что силы гравитации от звезд, которые мы наблюдаем, недостаточно для того чтобы скрепить целые галактики. Если рассуждать логически, звезды должны разлетаться с карусели! Но они не разлетаются, их как будто держит какая-то невидимая веревка. Физики считают, что этой веревкой служит гравитация от чего-то невидимого – отсюда и название “темная материя”.
Ученые, спостерігачи за структурами галактик и их інтерпритацією в рамках теории Большого Взрыва, установили, что темная материя составляет 21% от суммарной плотности всех компонентов Вселенной. Для сравнения, обычное вещество составляет лишь 4% от суммарной плотности Вселенной, остальные плотности — 75% приходится на темную энергию. Если не брать во внимание темную энергию, то темная материя составляет около 80% от плотности материи Вселенной, а обычная (видимая) материя составляет лишь около 20%.
Широкое распространение термин получил после работ Фрица Цвіккі в 1933 году. Ученый измерил радиальные скорости восьми галактик в скоплении Кома и обнаружил, что для устойчивости скопления необходимо предположить, что его полная масса в десятки раз больше, чем масса звезд, входящие в его состав. Впоследствии, другие ученые сделали такие же выводы относительно других исследуемых галактик. Начиная с 1960-х годов, когда начался бурный прогресс спостережувальних средств астрономии, число аргументов в пользу существования темной материи стремительно выросло.
Видимый нами материал называют баріонною материей. Она представлена протонами, нейтронами и электронами. Небаріонна материя может включать в себя такие элементы теоретических моделей: легкие и тяжелые нейтрино, аксионы, косміони, суперсимметричные частицы и т. п. Существует мнение, что темная материя может сочетать в себе баріонну и небаріонну материю. Но ученые все же склоняются к мысли, что в состав темной материи входят частицы именно небарионной материи, ведь если бы темная материя реагировала с барионами, то мы могли бы непосредственно наблюдать. Классифицировать темную материю возможно за температурой, при которой взаимодействие с баріонними веществами прекратилась на ранних этапах эволюции Вселенной. В связи с этим, выделяют горячую, теплую и холодную темную материю. Чтобы Вселенная оставался в привычной целостности, темная материя должна присутствовать в количестве не менее 80%.
Чтобы отыскать темную материю, ученые применяют разные методы:
- Большой адронный коллайдер.
- Инструменты, вроде WNAP и космическую обсерваторию Планка.
- Эксперименты прямого обзора: ArDM, CDMS, Zeplin, XENON, WARP и ArDM.
- Косвенное выявление: детекторы гамма-лучей (Ферме), нейтрино телескопы (IceCube), детекторы антивещества (PAMELA), рентгеновские и радио -датчики.
Еще ни разу ученые не смогли в буквальном смысле увидеть темную материю, потому что она не контактирует с барионами, а значит, остается неуловимой для света и других видов электромагнитного излучения. Но исследователи уверены в ее присутствии, так как наблюдают за ее влиянием на галактики и скопления. Темная материя берет на себя более 80% невидимой материи от всего ее количества во Вселенной. Проблема в том, что темная материя слабо взаимодействует с реальным миром, только на уровне гравитации, поэтому поймать, зафиксировать или создать ее невозможно на данный момент.
