Темная сторона веса

Если предположение астрофизиков из Алабамского университета верно, общая масса Вселенной, возможно, на 10–20% меньше, чем считалось до сих пор.

Недавнее открытие «Великого ничто» – пустой области во Вселенной – косвенно свидетельствует о существовании «темной материи

Результаты исследования были впервые опубликованы 20 октября в Astrophysical Journal доктором Максом Бонаменте (UAH), Юккой Неваляйненном (обсерватория Хельсинки) и Ричардом Лиу (UAH).

Согласно гипотезе, легкие релятивистские (движущиеся с околосветовыми скоростями) электроны сталкиваются с фотонами реликтового (оставшегося от Большого взрыва) излучения.

Последние благодаря полученной энергии переходят из микроволновой области в рентгеновскую. Причем характеристики спектра этого излучения в деталях отличаются от характеристик излучения, испускаемого свободными атомами. Несмотря на разницу в свойствах инструментов, эти отличия устойчиво фиксируются всеми космическими обсерваториями.

«Мы так и не смогли обнаружить линии излучения межзвездного газа в наблюдаемом спектре. Если бы это был межзвездный газ, мы непременно нашли бы и линии эмиссии», – говорит доктор Ричарда Лиу из UAH.

Из смелой гипотезы следует несколько интересных выводов. Первый из них напрямую относится к проблеме скрытой массы. Массы галактик меньше, чем думали, но они все равно не распадаются и не схлопываются.

Что держит эти гигантские структуры в относительном равновесии – пока неясно, но из теории следует предположение о некоей субстанции, поддерживающей равновесие своим давлением на материальные объекты.

Такое предположение принимается научным сообществом крайне неохотно, так как возвращает науку к теории всемирного эфира, отвергнутой большинством ученых в 40–50-х годах прошлого века после ряда экспериментов, не подтвердивших его существование.

Второй вывод еще более радикален: скрытого вещества во Вселенной вовсе не существует. По мнению некоторых исследователей, об этом свидетельствует хотя бы тот факт, что никто его до сих пор так и не увидел. Они полагают, что все разговоры о «темной материи» возникли лишь для того, чтобы объяснить, как галактики держатся вместе.

На эту тему
• Всевидящее око
• Баян Ширянов: Застывшее движение Вселенной
• Захват погибшей планеты
• «Ничто» как оно есть
• Космос атакует

Еще в 1930-е годы швейцарский астроном Цвикки указал, что светящегося вещества в скоплениях галактик в десятки раз меньше, чем нужно, чтобы сила его тяготения удерживала галактики вместе. Для объяснения парадокса предположили, что существует невидимое гравитирующее вещество, которое называют теперь «темной материей».

Хотя «темной материи» должно быть намного больше, чем обычного вещества, ее природа до сих пор остается невыясненной, хотя считается, что недавнее открытие «Великого ничто» – пустой области во Вселенной – косвенно свидетельствует о ее существовании.

Скрытая масса (англ. dark matter) (в космологии и астрофизике также «темная материя», «темное вещество», «темная энергия») – общее название совокупности астрономических объектов, недоступных прямым наблюдениям современными средствами астрономии (то есть не испускающих электромагнитное излучение достаточной для наблюдений интенсивности), но наблюдаемых косвенно по гравитационным эффектам, оказываемым на наблюдаемые объекты.

Общая трудность познания скрытой массы состоит из двух проблем. Первая – астрофизическая: противоречие наблюдаемой массы гравитационно связанных объектов и их систем, таких как галактики и их скопления, с их наблюдаемыми параметрами, которые определяются гравитационными эффектами.

Вторая – космологическая: противоречие наблюдаемых космологических параметров и полученной по астрофизическим данным средней плотности Вселенной.

Наиболее подходящими кандидатами для объяснения всей совокупности данных считались гипотетические очень слабо взаимодействующие частицы (например, сверхлегкие аксионы или, наоборот, массивные WIMP – Weakly Interacting Massive Particles, такие как нейтралино).

Подобные частицы неплохо вписываются в теорию, но обнаружить их пока не удалось. По разным причинам они являются нерелятивистскими в настоящую эпоху (то есть являются кандидатами в Cold Dark Matter, CDM), что нужно для объяснения образования галактик и их скоплений. Однако теория, использующая такие частицы, столкнулась с рядом трудностей.

Так, например, расчеты дают слишком большое число облаков CDM в массивных гало галактик, раз в 10–50 больше допустимого. Если бы эти расчеты оказались верны, то галактики просто схлопнулись бы в гигантские черные дыры. Возможно, новая гипотеза со временем поможет устранить это противоречие.