Темная материя: почему её никто не видит, но она управляет Вселенной

Темная материя остается одной из самых интригующих загадок Вселенной. Она занимает около 27% её состава, но не излучает и не отражает свет, а значит, не видна для телескопов. Однако ее присутствие подтверждается гравитационными эффектами, которые она оказывает на видимую материю.

Почему учёные уверены в её существовании?

Наблюдения за далекими галактиками показали, что их скорость вращения не совпадает с расчетами, основанными на видимой массе.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, такая аномалия указывает на наличие невидимой массы. Это открытие привело к гипотезе о темной материи, которая играет важнейшую роль в структуре Вселенной.

Кто в списке подозреваемых?

На роль темной материи претендуют несколько гипотетических объектов:

• WIMPs (слабовзаимодействующие массивные частицы). Они тяжелые, электрически нейтральные и практически не взаимодействуют с обычной материей. Их ищут десятилетиями, но пока безуспешно.
• ALP (аксионоподобные частицы). Они очень легкие и могут взаимодействовать с электромагнитными полями, создавая специфические сигналы.
• Первичные черные дыры. Эти объекты могли сформироваться сразу после Большого взрыва и теоретически могут объяснить недостающую массу Вселенной.
• Модифицированные теории гравитации (MOND). Некоторые ученые предполагают, что темная материя — это не частицы, а ошибка в наших представлениях о гравитации. Однако эта гипотеза слабо объясняет весь спектр наблюдений.

Поиск невидимого

Совсем недавно исследователи Токийского столичного университета провели новое исследование, пытаясь раскрыть природу ALP. Они использовали 6,5-метровый Магелланов телескоп Clay в Чили, чтобы зафиксировать инфракрасное излучение карликовых галактик Leo V и Tucana II.

По теории, ALP могут распадаться, испуская специфическое свечение в ближнем инфракрасном диапазоне. Однако ученым не удалось обнаружить этого эффекта. Это позволило установить новые ограничения: если ALP существуют, то их время жизни в десятки миллионов раз превышает возраст Вселенной.

Загадка, которая только усложняется

Хотя эксперименты не подтвердили гипотезу ALP, данные показали странные отклонения, которые еще предстоит объяснить. Эти "излишества" могут быть просто шумом, но не исключено, что это след неизвестного физического явления, связанного с темной материей.

Открытие новых методов наблюдения и будущие исследования помогут приблизиться к разгадке этой вселенской тайны.

Уточнения

Вселе́нная — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии, под которым чаще всего подразумевается совокупность всей существующей в мире энергии, материи и пространства-времени.