До Гармонії - Разом!      Детальніше про сайт

Темні начала

Темні начала

Астрофізики натрапили на фундаментальну загадку Всесвіту.

Група британських і німецьких астрофізиків опублікувала дослідження про роль темної матерії в ранніх галактиках, яке ставить під сумнів наше розуміння того, як влаштований Всесвіт.

Довгий час астрофізики вважали одним із найважливіших доказів існування темної матерії у Всесвіті той факт, що швидкість обертання дискових галактик на краях (де зірок менше) дорівнює швидкості обертання центральних областей (де зірок на порядок більше).

Гіпотетична темна матерія, розміщена на краях галактик, врівноважує центральні зони, що забезпечує рівну швидкість обертання.

Проте дослідження науковців з німецького Інституту позаземної фізики Макса Планка і британського університету Бата показує, що це не завжди так.

Дослідження, результати якого були опубліковані в авторитетному журналі Nature, показують, що в ряді стародавніх галактик, світлу яких потрібно 10 млрд років, щоб досягти Сонячної системи, темної матерії немає взагалі, або ж вона присутня в незначних кількостях.

Це вступає у протиріччя з нинішніми уявленнями про будову Всесвіту і ставить ряд питань щодо існуючого трактування темної матерії.


Темна матерія

Невидимої темної матерії приблизно в п'ять разів більше, ніж видимої. Ми знаємо, що вона існує через гравітаційний вплив, який вона справляє на видиму матерію, пояснює Стійн Вуйтс, фізик з англійського університету Бата, один з авторів дослідження.

Простіше кажучи, видимої матерії було б недостатньо для того, щоб утримувати цілі галактики разом, як це відбувається насправді. Звідси ми робимо висновок про наявність темної матерії, яка становить за різними оцінками від 80 до 90% Всесвіту.

Однак, ми досі не знаємо, що являє собою темна матерія і звідки вона взялася. Гіпотез щодо цього доволі, але жодна з них досі не заслужила статусу загальноприйнятої.

І ось, нова загадка. Згідно з новим дослідженням, у перших галактиках, які виникли після Великого Вибуху кількість темної матерії була досить незначною. Звідки вона взялася пізніше? Коли це сталося і чому?

В астрономії гравітація відіграє ключову роль, пояснює Вуйтс. Зірки світять для того, щоб уникнути гравітаційного колапсу через власну масу. Обертання Чумацького шляху також пов'язане з протистоянням гравітаційному руйнуванню. Деякі великі галактики не обертаються, але час від часу переміщуються, щоб перебувати в гравітаційному балансі.

Ось чому вимірювання рухів галактики — це ефективний інструмент для визначення гравітаційного впливу якоїсь частини космічного простору. Або ж для визначення того, як маси матерії там присутні.

Обертання порожніх зовнішніх зон галактик з тією ж швидкістю, що й «густонаселених» центральних областей прямо вказує на наявність темної матерії. Вчені припускають, що у галактик є своєрідне «гало» з темної матерії, що і призводить до такої рівноваги.

Видима матерія займає лише малу частину галактичного диска. Решту простору заповнено темною матерією. Її гравітаційний вплив пояснює, чому зірки на околицях дискових галактик не сповільнюються.

У сучасної науки з'явилися дуже потужні інструменти спостереження за Всесвітом, наприклад, такі як Європейський велетенський телескоп, який дозволяє отримувати знімки дуже віддалених галактик. Їх світло летить до нас настільки довго, що це дозволяє нам спостерігати за формуванням галактик 10 млрд років тому. Зокрема й оцінити швидкості їх обертання — в цілому і за різними областями.

Такі спостереження дозволили Вуйтсу і його колегам з Інституту позаземної фізики Макса Планка виміряти швидкості обертання шести дуже древніх галактик. І ще близько сотні галактик, які значно старші за ті, що розташовані близько до Чумацькому шляху.

Отримані вимірювання дуже здивували вчених. Виявилося, що в давніх галактиках зовнішні області оберталися повільніше центральних областей. Простіше кажучи, в цих галактиках не було темної матерії, або ж її кількість була дуже незначною.


Таємниця ранніх галактик

За словами провідного автора дослідження Рейнхарда Генцеля з Інституту позаземної фізики Макса Планка, в галактиках, які сформувалися відносно недавно — таких як Чумацький шлях — темна матерія складає від 50 до 80% маси.

У стародавніх галактиках, які були об'єктами дослідження, цей показник не перевищує 10%, констатує Генцель.

Пояснення цьому дивовижному спостереженню поки що немає.

Можливо, спостереження за віддаленими галактиками дозволили застати той самий умовний момент, коли гало темної матерії формувалися, а галактики поки ще не перебували в рівновазі. Іншими словами, ці галактики сформувалися в областях Всесвіту, де концентрація темної матерії була нижчою. Але чому?

В який момент часу темна матерія «вступає в гру»? Чому кількість темної матерії в різні епохи Всесвіту була різною?

Для формування точних уявлень про те, як відбувалися ці процеси, потрібні детальні спостереження за галактиками протягом усього їх життя, зазначає Вуйтс. І зроблені ним спостереження вже є одним з елементів цієї загальної картини.

На поточний момент можна достовірно стверджувати лише одне. Стародавні дискові галактики, за якими спостерігали Вуйтс і його колеги, сильно відрізняються від галактики типу Чумацького шляху, які ми можемо спостерігати сьогодні.

Вуйтс впевнений, що розгадати загадку можна, спостерігаючи за давніми галактиками в інших областях Всесвіту, зокрема й не тільки за дисковими, але й за сферичними та спіральними, такими як Чумацький шлях.

Тільки так можна буде зрозуміти, як і на якому етапі еволюції Всесвіту темна матерія починає відігравати таку значну роль, як сьогодні. І можливо, саме тут криється відповідь на одне з основних питань сучасної фізики — що таке темна матерія.

+1
366
RSS
15:03
+1
Про загадкову «темну матерію» мало що відомо. Більш того, ця гіпотетична субстанція продовжує викликати у вчених все нові й нові запитання…
19:33
+1
Темну матерію застосували, щоб пояснити приріст гравітації. Можливо сам приріст є, а темної матерії нема. Це щось схоже на те, що світло є, а джерела його нема.

Випадкові Дописи