Ғаламның пайда болуы, оның өткені мен болашағы туралы сұрақ адамдарды ежелден толғандырып келеді. Көптеген ғасырлар бойы белгілі деректерге негізделген әлемнің суретін ұсынатын теориялар пайда болды және жоққа шығарылды. Ғылыми әлем үшін іргелі соққы Эйнштейннің салыстырмалылық теориясы болды. Ол сондай-ақ Әлемді құрайтын процестерді түсінуге үлкен үлес қосты. Алайда салыстырмалылық теориясы ешбір толықтыруды қажет етпейтін ең соңғы ақиқат деп айта алмады. Технологияларды жетілдіру астрономдарға жаңа теориялық базаны немесе қолданыстағы ережелерді айтарлықтай кеңейтуді талап ететін бұрын ойланбаған ашулар жасауға мүмкіндік берді. Сондай құбылыстардың бірі – қараңғы материя. Бірақ бірінші нәрсе.
Өткен күндердің жағдайлары
«Қара материя» терминін түсіну үшін өткен ғасырдың басына оралайық. Ол кезде Ғаламның стационарлық құрылым ретіндегі идеясы басым болды. Сонымен қатар, жалпы салыстырмалылық теориясы (GR) ерте ме, кеш пе, тартылыс күші барлық ғарыш объектілерінің бір шарға «жабысуына» әкеледі деп болжады, бұл осылай болады.гравитациялық коллапс деп аталады. Ғарыш объектілерінің арасында кері итеруші күштер жоқ. Өзара тартылыс жұлдыздардың, планеталардың және басқа денелердің тұрақты қозғалысын тудыратын орталықтан тепкіш күштермен өтеледі. Осылайша жүйенің тепе-теңдігі сақталады.
Әлемнің теориялық күйреуін болдырмау үшін Эйнштейн космологиялық тұрақтыны енгізді - бұл жүйені қажетті стационарлық күйге келтіретін, бірақ сонымен бірге нақты негіздерсіз ойлап табылған шама.
Кеңейту Ғалам
Фридман мен Хабблдың есептеулері мен ашқан жаңалықтары жаңа тұрақтының көмегімен жалпы салыстырмалық теориясының үйлесімді теңдеулерін бұзудың қажеті жоқ екенін көрсетті. Дәлелденді және бүгінде бұл факт іс жүзінде күмән тудырмайды, Әлем кеңейеді, оның бір кездері басталуы болды және стационарлылық туралы сөз болуы мүмкін емес. Космологияның одан әрі дамуы үлкен жарылыс теориясының пайда болуына әкелді. Жаңа болжамдардың негізгі растауы уақыт өте келе галактикалар арасындағы қашықтықтың ұлғаюы болып табылады. Бұл көрші ғарыштық жүйелердің бір-бірінен жойылу жылдамдығын өлшеу қараңғы материя мен қараңғы энергия бар деген гипотезаның қалыптасуына әкелді.
Деректер теорияға сәйкес келмейді
1931 жылы Фриц Цвики, содан кейін 1932 және 1960 жылдары Ян Оорт алыс кластердегі галактикалар материясының массасын және олардың бір-бірінен жойылу жылдамдығына қатынасын санады. Ғалымдар оқтын-оқтын осындай қорытындыға келді: бұл материя мөлшері оның жасаған ауырлық күшін ұстап тұру үшін жеткіліксіз.бірге осындай жоғары жылдамдықпен қозғалатын галактикалар. Цвики мен Оорт ғарыш объектілерінің әртүрлі бағытта шашырауына жол бермейтін Ғаламның қараңғы материясының жасырын массасы бар екенін айтты.
Алайда бұл гипотезаны ғылыми әлем Вера Рубин жұмысының нәтижелері жарияланғаннан кейін жетпісінші жылдары ғана мойындады.
Ол галактика материясының қозғалыс жылдамдығының оны жүйенің центрінен бөлетін қашықтыққа тәуелділігін анық көрсететін айналу қисықтарын салды. Теориялық болжамдарға қарамастан, жұлдыздардың жылдамдықтары галактикалық орталықтан алыстаған сайын азаймайды, керісінше өседі. Шамдардың мұндай әрекетін галактикада қараңғы материямен толтырылған ореолдың болуымен ғана түсіндіруге болады. Осылайша, астрономия ғаламның мүлдем зерттелмеген бөлігімен бетпе-бет келді.
Сипаттар мен құрамы
Материяның бұл түрі қараңғы деп аталады, себебі оны кез келген бар құралдармен көру мүмкін емес. Оның болуы жанама белгімен танылады: қараңғы материя толығымен электромагниттік толқындарды шығармай, гравитациялық өрісті жасайды.
Ғалымдардың алдында тұрған ең маңызды мәселе бұл зат неден тұрады деген сұраққа жауап алу болды. Астрофизиктер оны кәдімгі бариондық затпен «толтыруға» тырысты (бариондық зат азды-көпті зерттелген протондардан, нейтрондардан және электрондардан тұрады). Галактикалардың қараңғы ореолына ықшам, әлсіз сәуле шығаратын типті жұлдыздар кірдіқоңыр гномдар және массасы бойынша Юпитерге жақын үлкен планеталар. Дегенмен, бұл жорамалдар тексеруге төтеп бере алмады. Бариондық зат, таныс және белгілі, сондықтан галактикалардың жасырын массасында маңызды рөл атқара алмайды.
Бүгін физика белгісіз компоненттерді іздейді. Ғалымдардың практикалық зерттеулері микроәлемнің суперсимметрия теориясына негізделген, соған сәйкес әрбір белгілі бөлшек үшін суперсимметриялық жұп болады. Бұл қара материяны құрайтындар. Дегенмен, мұндай бөлшектердің бар екендігі туралы ешқандай дәлел әлі алынған жоқ, мүмкін бұл жақын болашақтың мәселесі шығар.
Қара энергия
Материяның жаңа түрінің ашылуы Ғаламның ғалымдар үшін дайындаған тосын сыйларын аяқтаған жоқ. 1998 жылы астрофизиктер теориялардың деректерін фактілермен салыстыруға тағы бір мүмкіндік алды. Биылғы жыл бізден алыс галактикада супернованың жарылуымен ерекшеленді.
Астрономдар оған дейінгі қашықтықты өлшеп, алынған мәліметтерге қатты таң қалды: жұлдыз бұрыннан бар теорияға сәйкес болуы тиіс болғаннан әлдеқайда көбірек жанды. Ғаламның кеңею жылдамдығы уақыт өткен сайын арта түсетіні белгілі болды: қазір ол үлкен жарылыс болған 14 миллиард жыл бұрынғыдан әлдеқайда жоғары.
Өздеріңіз білетіндей, дененің қозғалысын жылдамдату үшін оған энергияны беру қажет. Ғаламның тезірек кеңеюіне себепші болатын күш қараңғы энергия ретінде белгілі болды. Бұл қараңғы материядан кем емес ғарыштың жұмбақ бөлігі. тән екені ғана белгілібүкіл ғаламға біркелкі таралады және оның әсері тек үлкен ғарыштық қашықтықта тіркелуі мүмкін.
Тағы да космологиялық тұрақты
Қара энергия үлкен жарылыс теориясын шайқады. Ғылыми әлемнің бір бөлігі мұндай заттың мүмкіндігіне және оның әсерінен кеңеюдің жеделдеуіне күмәнмен қарайды. Кейбір астрофизиктер ұмытылған Эйнштейннің космологиялық тұрақтысын қалпына келтіруге тырысады, ол қайтадан үлкен ғылыми қателік санатынан жұмыс гипотезаларының санына өтуі мүмкін. Оның теңдеулерде болуы антигравитация тудырады, бұл кеңеюдің үдеуіне әкеледі. Дегенмен, космологиялық тұрақтының болуының кейбір салдары бақылау деректерімен келіспейді.
Бүгінгі таңда ғаламдағы материяның көп бөлігін құрайтын қараңғы материя мен қараңғы энергия ғалымдар үшін жұмбақ. Олардың табиғаты туралы сұраққа бірде-бір жауап жоқ. Оның үстіне, бұл ғарыштың бізден сақтайтын соңғы құпиясы емес шығар. Қараңғы материя мен энергия Әлемнің құрылымы туралы түсінікімізді өзгертетін жаңа ашылулардың табалдырығына айналуы мүмкін.
