Что такое темная материя?

Темная материя — это форма материи, которая не испускает, не поглощает и не отражает электромагнитное излучение (свет), а значит, ее нельзя увидеть напрямую. Однако ученые уверены в ее существовании, потому что она оказывает гравитационное влияние на видимую материю во Вселенной.

Почему ученые считают, что темная материя существует?

1. Скорости вращения галактик
   Звёзды на краях галактик движутся быстрее, чем ожидалось на основе видимой массы. Без дополнительной массы они должны были бы улетать из галактики. Тёмная материя объясняет это «лишней» гравитацией.
2. Гравитационное линзирование
   Свет от далеких объектов искривляется, проходя мимо массивных скоплений галактик. Масса, необходимая для такого искривления, превышает видимую массу — отсюда вывод о наличии невидимой материи.
3. Структура Вселенной
   Компьютерные модели формирования Вселенной после Большого взрыва совпадают с наблюдениями только в том случае, если учитывать темную материю. Без нее крупномасштабная структура галактик не могла бы сформироваться за существующее время.
4. Космический микроволновой фон
   Это «эхо» Большого взрыва показывает колебания плотности материи во Вселенной. Эти данные указывают на то, что большая часть материи невидима и не взаимодействует с излучением — как темная материя.

Что может представлять собой темная материя?

Точного ответа пока нет, но есть несколько гипотез:

• WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) — гипотетические тяжелые частицы, которые слабо взаимодействуют с обычной материей.
• Аксоны — очень легкие и слабо взаимодействующие частицы.
• Стерильные нейтрино — гипотетическая разновидность нейтрино, не взаимодействующая со слабыми ядерными силами.
• Модификации гравитации — альтернативная идея: возможно, мы неправильно понимаем гравитацию на больших масштабах (например, теории MOND и TeVeS).

Сколько темной материи во Вселенной?

По современным оценкам:

• ~5% Вселенной — обычная материя (всё, из чего мы состоим).
• ~27% — темная материя.
• ~68% — темная энергия (ещё одна загадочная субстанция, ответственная за ускоренное расширение Вселенной).

Как ученые ее ищут?

• Подземные детекторы (ловят возможные редкие столкновения частиц тёмной материи с обычной).
• Космические телескопы (наблюдают за гравитационным эффектом тёмной материи).
• Адронный коллайдер (пытаются синтезировать частицы тёмной материи при высоких энергиях).

Почему она важна?

Без тёмной материи наша Вселенная выглядела бы совершенно иначе. Она словно «скелет», на котором держатся галактики и космические структуры. Поняв ее природу, мы приблизимся к фундаментальному пониманию устройства мира.