Рождение темной материи
Историю темной материи невозможно рассказать, не вернувшись к истокам времен. К моменту Большого взрыва, когда космоса еще не существовало. У вселенной нет центра, на который можно было бы указать, это прямая параллель с большим взрывом, невозможно определить направление в небе, в котором разлетаются галактики, между моментом небытия и взрывом появился космос и вселенная начала зарождаться. В ядерном синтезе газа и энергии сформировались первые частицы, обычная материя вступила во взаимодействие с другой материей и юная вселенная представляла собой ядерный реактор в первый момент его существования и спустя 380 тысяч лет частицы стали собираться в кластеры, образовав семена, из которых позже начали появляться звезды и галактики.
Большие скопления разлетались и создавали еще большие скопления, гравитация с медленно растущей силой, притягивала тела друг к другу.
Ученые считают, что в момент большого взрыва и возникла темная материя. Она играла важную роль, помогая обычной материи соединяться, образуя звезды и планеты. Подобно строительным балкам темная материя играла роль основания, к которой потом прикреплялась обычная материя. Как космическая паутина, как сеть паука, которая состоит из нитей темной материи, пересекающихся наподобие строительных мостков, таким образом, темная материя является опорной рамой, она образует мостки для сияющих галактик, которые мы легко можем увидеть. Галактики как огоньки на рождественской елке, мы замечаем не саму елку, а огоньки, виднеющиеся вдалеке, однако настоящий вид галактики мы видеть не можем, мы видим излучающие тела, как звезды и планеты находящемся на этом скелете из темной материи.
Все это время ученые не сидели просто так, они создавали карту скопления темной материи, с помощью гравитационного линзирования и ученые были правы, там, где находятся галактики, и находиться темная материя, так как она играет роль каркаса вселенной. Составив такую карту, ученые могут заглянуть в прошлое и подсчитать массу материи в момент Большого взрыва, зная плотность вселенной сегодня и ее плотность, когда она была в 2 раза меньше и когда она была еще в 2 меньше, можно сделать выводы относительно суммарной массы вселенной. Это дает нам хороший способ вычислить суммарную массу темной материи.
Темная энергия
Считается, что темная материя составляет 23% вселенной, так как обычная материя составляет всего 4%.
Большая масса темной материи объясняет величину силу притяжения во всех скоплениях и галактиках. Но что составляет остальные 73% вселенной?
Ученые были потрясены тем, что все эти 73% являются энергией отталкивания галактик друг от друга. Эта энергия по-другому называется, темной. Эта энергия отталкивания влияет на разбегание галактик.
Ученые всегда считали, что когда вселенная расширяется, она замедлится или даже придет к коллапсу. Сила притяжения окажется сильнее начального импульса. Однако исследуя историю расширения вселенной, ученые были шокированы, что расширение вселенной не замедляется, оно ускоряется.
И ужасная судьба ожидает все живые существа. Вселенная разъединится, температура упадет на столько, что все разумные формы жизни замерзнут.
С момента большого взрыва, пространство вечно расширяется и это никогда не прекратится. Захватывая в этом процессе галактики, пространство между ними расширяется, но не сами галактики, земля не расширяется, солнечная система тоже не расширяется. В 1929 году Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики убегают от млечного пути, он осознал, что дальние галактики удаляются быстрее, чем ближние, он понял, что сумеет измерить скорость из движения, изучив длинны волн от них проходящих через призму. Этот способ называется, измерением красного смещения и до сих пор используется для измерения расстояния в космосе. Тем самым он обнаружил, чем дальше галактика от нас, тем быстрее она удаляется и тем самым больше красное смещение. Несколько лет назад, ученые решили использовать красное смешение, для измерения истории величины вселенной. Но как мы можем измерить всю историю расширения вселенной? Как вернуться на 12 миллиардов лет назад?
У нас есть возможность вернуться назад во времени, что бы увидеть прошлое, таким способом, геологи исследуют слои из разных эпох в большом каньоне и, раскапывая все более глубокие слои, мы возвращаемся все дальше в прошлое.
Когда последовательно наблюдаешь все более далекие галактики, то видишь их такими, какие они были во все более далеком прошлом.
При измерении истории расширения, ученые приняли сверх новую типа 1А за базовую единицу светимости, примером единицы светимости может быть 100Вт лампочка, вы можете расставить такие лампочки по всей комнате, на разном расстоянии от вас. Дальние лампочки будут светиться менее ярко, а дальние более ярко. Сверхновые типа 1А всегда светят одинаково, независимо от расположения в пространстве.
Сверхновая-это колосальный взрыв звезды в конце ее жизни. Она просто взрывается. Это происходит когда звезда, белый карлик проходит процесс ядерного распада и разлетается на куски. Ученые обнаружили сверхновые типа 1А в очень далеких галактиках, так что они кажутся более тусклыми, мы сравниваем их со сверхновыми в ближних галактиках, расстояние которых было измерено с помощью красного смещения. Опираясь на сверхновые типа 1А, 2 команды ученых пытались в 90 измерить темп замедления расширения вселенной. Но что бы обнаружить сверхновую в процессе их образования, астрономы должны были вести наблюдение за всей вселенной. Но иногда, получается, засечь сверхновые. И сравнив яркое свечение далеких сверхновых звезд, со свечением ближних сверхновых, в ближайших галактиках, можно вычислить расстояние до далеких галактик и удаление во времени, на которое мы заглядываем назад в историю космоса.
Когда обе команды обработали данные наблюдения за 60 сверхновыми типа 1А, ученые были обескураженны полученным результатом, вселенная вовсе не замедляется, напротив темп ее расширения возрастает.
Одним из величайших парадоксов в космологии за последние несколько лет, это понимание того что темп расширения вселенной ускоряется, силу вызывающую это ускорение назвали темной энергией. Темная энергия создает пространство и воздействует на галактики. Эта энергия заполняющая вселенную и ускоряющая ее расширение, все быстрее и быстрее.
Когда я бросаю яблоко, оно сначала замедляется, а под воздействием темной энергии оно будет только ускоряться, как яблоко, которое будет вечно двигаться в космосе, галактики постоянно разбегаются о ходу возникновения нового пространства.
Темная энергия очень отличается от темной материи, она не собирается в скоплении как галактики или звезды в созвездии, она представляется однородной, ее ускорение одинаково в любую сторону пространства.
Темная энергия-это энергия вакуума, энергия пустоты, она разъединяет галактики, создавая разбегающуюся вселенную.
Темная энергия и темная материя противодействуют друг другу, сначала времен. Ученые полагают что темная материя и темная энергия зародились в 1 момент после Большого взрыва, темная энергия всегда существовала во вселенной, однако темная материя ограничивала темную энергию замедляя расширение космоса в течении 9 миллиардов лет. Ситуация изменилась 5 миллиардов лет назад, когда космос был уже довольно большой и темная материя рассеялась по просторам вселенной, а темная энергия вышла из под ее контроля и после этого, вселенная стала расширяться с возрастающей скоростью.
Ученые понимают, что расширение космоса, означает победу темной энергии в противостоянии с темной материей и она запустила свой механизм ускорения 5 миллиардов лет назад.
Понимание природы темной энергии очень важно, поскольку она расскажет нам о будущем вселенной, будет ли она расширяться и станет холодной? Или есть предел? Но сейчас темная энергия не останавливается, а только набирает скорость и видимо все галактики обречены на одинокое существование, выходит, что это конец всему?
Заключение
Сегодня ученые считают, что темная энергия создает и расширяет космос, однако в начале 20 века астрономы считали, что вселенная состоит только из галактики Млечный путь и она не будет расширяться, в то время Эйнштейн разработал теорию относительности и решил применить ее к стандартной модели вселенной, несмотря на все усилия, он не смог подогнать свои подсчеты под стандартную модель вселенной. Согласно его подсчетам, вселенная расширялась или сжималась.
Он пришел к выводу, что в целостной вселенной, материя распределена равномерно, его теория утверждала, что вселенная или расширяется или сжимается. Тогда Эйнштейн выдвинул теорию отталкивающей энергии атома. Создающее равновесие вселенной наравне с силой притяжения. Он назвал ее космологической постоянной. Он выдвинул космологическую постоянную или темную энергию, на основании модели стационарной вселенной, но когда Хаббл сделал открытие что пространство расширяется, надобность в космологической постоянной Эйнштейна пала и он назвал ее самой большой ошибкой. И так получилось, что космическая постоянная, то есть темная энергия является доминантной силой расширяющей вселенную. Промах Эйнштейна установит, погибнет вселенная в огне или льду. Считается, что вселенную ждет холодная смерть.
Пытаясь объяснить устройство вселенной, Эйнштейн предсказал модель темной энергии и общую ее роль во вселенной, суммарной массы обычной темной материи недостаточно, что бы объяснить кривизну пространства которую мы наблюдаем. Размеры вселенной настолько огромны, что кривизна пространства выглядит плоской, соединив вместе темную материю, материю и темную энергию получаем точное предсказание кривизны пространства, и это точное предсказание попадает в цель. Получается, точный результат.
Ученые только начали понимать какую роль играют темная материя и темная энергия в судьбе вселенной. В итоге когда темная энергияполностью возобладает над темной материей, вселенная вступит в эпоху экспонентциального расширения, через определенный период времени она будет удваиваться в размерах и если только темная энергия не сменит свою направленность и не начнет притягивать объекты, вселенная продолжит расширятся с ускоряющимися темпами.
Ученые не понимают одного, если энергия вакуума приводит к ускорению вселенной, то почему ее такое количество, это одна из основных загадок теоретической физики. Через трилионы лет, земля станет очень одиноким местом, мы посмотрим на небо и оно будет абсолютно черным, океаны замерзнут, жизнь на земле станет невозможной, похоже темная энергия и законы физики выносят смертный приговор всей разумной жизни во вселенной.
С открытием темной энергии и темной материи ученые приблизились к открытию единой теории, одного уравнения, который решит весь механизм устройства вселенной. Когда у нас будет единая теория поля, мы сможем ответить на самые глубокие вопросы, с тех пор как человек впервые посмотрел на небеса. Это может стать самым великим достижением за 2000 лет исследования законов природы, с тех пор как греки задались вопросом о природе вещей.
На данный момент темная материя и Темная энергия остаются величайшей загадкой космологии в 21 веке
темный материя энергия галактика
Список использованной литературы
1. "Физика невозможного" МитиоКаку
2. Документальный фильм "Вселенная. Темная материя"
3.Ссайт http://www.modcos.com/
4.Клапдор-Клайнгротхаус Г. В., Штаудт А. Неускорительная физика элементарных частиц. М.: Наука, Физматлит, 1997.