Тёмная материя и тёмная энергия на слуху, в новостях, но ещё не все знают, что же это такое. Тема одновременно простая и сложная. Нетрудно на пальцах объяснить в общем виде, в чём проблема. Но как она разрешается, пока не знает никто.

Что за тёмная материя? Представьте себе слив в ванной. Как вращается воронка воды? Любой вспомнит: в центре побыстрее, чем от него дальше, тем медленней. По формулам, схожим образом должны себя вести и куда более крупные объекты: галактики.

Но, наблюдая за галактиками, астрономы заметили, что звёзды ведут себя больше похоже не на вышеописанные воронки, а на цельные тарелки. Которые вращаются совсем иначе. Почему? Неизвестно. Стали думать. Очевидно, что никаких материальных сцеп в галактиках нет. Мы бы их заметили уже в нашей Солнечной системе. Остаётся два варианта: или внутри галактики есть что-то тяжёлое, но совсем нам не видное, или законы гравитации действуют иначе, чем мы думаем. Что и как — загадка. Посчитали всю возможную скрытую массу (газ, потухшие звёзды), всё равно мало, должно быть что-то ещё.

Вот это неведомое нечто (а может неизвестное нам действие законов физики) и назвали оптом «тёмной материей». «Тёмной» не из-за цвета (мы даже не знаем, есть ли у этого цвет), а потому что темна вода во облацех. Кандидатов на роль этой материи придумали много, но определённости пока нет.  Кто рассеет светом этот сумрак, получит нобелевку.

Проблема усугубляется тем, что этой загадки удручающе много: по подсчётам, в пять раз больше видимой материи. То есть мы не замечаем не мелочь пузатую, а целого слона в комнате.

 

Теперь о тёмной энергии. К тёмной материи она касательства не имеет, к силам Зла тоже, и эпитет «тёмная» заслужила по той же причине, что и материя.

Как многие помнят, а избранные чувствуют, Вселенная расширяется. Эйнштейн сам долго не мог в это поверить, хотя о том говорили его же формулы. И, чтобы успокоить душу, он просто волюнтаристски добавил в уравнение величину по имени «космологическая постоянная», компенсирующую это противное расширение. Вскоре оказалось, что зря: наблюдения подтвердили — и правда расширяется. Эйнштейн быстро убрал постоянную, назвав её «самой большой ошибкой в жизни».

Однако более точные наблюдения конца XX века показали: поспешил убрать и раскаяться. Вселенная расширяется, это да. Но намного шустрее, чем положено по формулам. Будто что-то её распирает. Да ещё экспериментальные значения оказались в 10¹²⁰ раз меньше предсказанного — наверное самое масштабное ошибочное предсказание в науке за всю её историю. Что же это за сила? Опять загадка на нобелевку. Условно назвали это нечто «тёмной энергией», но физическая природа её совсем неясна. 

Посчитали массу этой тёмной энергии, картинка стала совсем грустной. В сумме, такой расклад. Вселенная состоит: на три четверти из тёмной энергии, на пятую часть из тёмной материи, и только одну двадцать пятую мы видим в телескопы или детектируем как-то иначе. Выходит, что мы не замечаем в комнате даже не слона, а полновесное стадо динозавров, которые мощно прогибают своим весом пол, расталкивают мебель, но сами невидимы. Вспомните об этом, когда будете смотреть ночью на звёзды.

 

Чтобы было ещё веселее, не так давно подтвердили: в нашей Солнечной системе тёмной материи похоже нет. Здорово, теперь придётся объяснять не только что это и откуда это взялось в галактиках, но и почему оно распределено неравномерно.

 

Вот в таком интересном мире мы и живём. А кто-то говорит, что всё уже открыто. Что вы, учёным тут развлечений хватит ещё на тысячи лет.

++ Подробнее про тёмную материю и энергию на ПостНауке.

 

source: wikipedia