Особенности темной материи, о которых вы не знали

Какие есть доказательства?

Многих часто волнует вопрос: как выглядит темная материя? Некоторые полагают, что она черная. Это не так. Ее считают темной, так как в прямом смысле слова – это «темная лошадка». До сих пор никто не знает, что это, не смотря на активные попытки понять. Отрицательный результат ученых – это тоже результат, так как по итогу отсеивается диапазон возможного. Ежегодно наблюдения и эксперименты рождают новые данные. Сужая круг поисков, ученые становятся на шаг ближе к раскрытию всех секретов, которые таит в себе галактическое пространство.

Доказательством того, что темная материя существует во Вселенной, является ее тяжесть. Каждая из частей последней притягиваются друг к другу. Это позволило ученым установить показатели сил гравитации и выявить значительный дисбаланс в параметрах, что и подтверждает существование невидимой материи.

Более того, последняя гравитационно влияет на прочие объекты. Например, от нее зависит траектория звездного и галактического движения. Галактики должны разлетаться по разным сторонам, но что-то их удерживает вместе. Не забывай и про феномен линзирования, как еще одно подтверждение существования темной энергии и материи во Вселенной.

Так как на этом интерес ученых не заканчивается, а только растет, появляются новые приспособления. Они позволяют получить более обширные представления о таком таинственном феномене. Одним из инструментом стал телескоп Хаббл, который помог обнаружить данные о размере и массе видимой Вселенной.

Углубляемся в тайну

Еще ни раз ученые не смогли в буквальном смысле увидеть темную материю, потому что она не контактирует с барионной, а значит, остается неуловимой для света и прочих разновидностей электромагнитного излучения. Но исследователи уверены в ее присутствии, так как наблюдают за воздействием на галактики и скопления.

Стандартная физика говорит, что звезды, расположенные на краях галактики спирального типа, должны замедлять скорость. Но выходит так, что появляются звезды, чья скорость не подчиняется принципу расположения по отношению к центру. Это можно объяснить лишь тем, что звезды ощущают влияние от невидимой темной материи в ореоле вокруг галактики.

Наличие темной материи также способно расшифровать некоторые иллюзии, наблюдаемые во вселенских глубинах. Например, присутствие в галактиках странных колец и световых дуг. То есть, свет от отдаленных галактик проходит сквозь искажение и усиливается невидимым слоем темной материи (гравитационное линзирование).

Пока у нас есть несколько идей о том, что собою представляет темная материя. Главная мысль – это экзотические частицы, не контактирующие с обычной материей и светом, но имеющие власть в гравитационном смысле. Сейчас несколько групп (одни используют Большой адронный коллайдер) работают над созданием частиц темной материи, чтобы изучить их в лабораторных условиях.

Другие думают, что влияние можно объяснить фундаментальной модификацией гравитационной теории. Тогда получаем несколько форм гравитации, что существенно отличается от привычной картины и установленных физикой законов.

Тёмная материя

Сама по себе барионная материя, т.е. обычная материя, вещество, состоящее из барионов (нейтронов, протонов и электронов), не обладает достаточной гравитацией, чтобы объяснить структуру нашей Вселенной. Наша галактика Млечный Путь вращается так быстро, что её звезды должны были бы разбросаны повсюду, так как всё, что мы можем видеть вокруг нас, имеет только 10% гравитации, необходимой для удержания звёзд на своих орбитах. Галактики и сверхскопления становятся возможными благодаря дополнительной гравитации тёмной материи — материи, которая не испускает и не отражает свет. Концентрации тёмной материи, однако, искривляют свет, проходящий поблизости. Мы также знаем, что она медленная и тяжелая, так как она должна быть холодной либо медленной, чтобы гравитационно объединить галактики и кластеры.


Наш вращающийся Млечный Путь должен был бы разлететься без гравитации темной материи.

Существует несколько объяснений того, что может быть причиной этого явления.

Тёмная материя может состоять из частиц. Наша барионная материя состоит из частиц (протоны, нейтроны, электроны), которые мы уже обнаружили, но частицы тёмной материи трудно обнаружить, потому что они не взаимодействуют со светом. Такими частицами могут быть странные и экзотические новые частицы, которые никоим образом не взаимодействуют со светом и материей или частицы с какими-то новыми свойствами, что это выходит за рамки нашего нынешнего понимания физики. В теории струн уже есть некоторые частицы, которые могли бы объяснить тёмную материю — вимпы, аксионы или нейтралино, но нам нужно сначала обнаружить их, чтобы подтвердить эту теорию.

Другое решение говорит о том, что мы не пропускаем барионную материю, необходимую для обеспечения гравитации для структуры Вселенной, но вместо этого гравитация действует по-разному на более массивные объекты, такие как галактики и сверхскопления. Но это решение включало бы признание того, что Общая теория относительности Эйнштейна ошибочна, хотя эта теория прошла многочисленные проверки с момента её появления. Это также означает, что мы имеем недостаточное или неправильное понимание физики элементарных частиц.

Одно из наиболее креативных, но всё же возможных объяснений тёмной материи говорит о том, что мы находимся на одном уровне существования, но что есть и другой уровень, который находится всего в нескольких дюймах от нас. Поскольку свет путешествует под этой вселенной, некоторые объекты внутри неё будут невидимы. Однако, поскольку гравитация — это не что иное, как искривление пространства, если пространство между двумя плоскостями даже немного согнуто, гравитационные силы могут перемещаться поперек. Внезапно мы получаем точное описание тёмной материи — невидимой массы, имеющей гравитацию. Это своеобразное явление не может быть ничем иным, как обычной материей, но из другого измерения.

Простыми словами о темной материи: что это такое?

Речь идет об обычном веществе, которое предрасположено к скплению, собирается в сгустки. Размер последних примерно, как галактика или их скопление. Материя участвует в различных гравитационных взаимодействиях. Высока вероятность, что в ее составе есть новые, но еще не открытые в земных условиях частицы.

Кроме космологической информации, пользу ее существования подтверждают измерения гравитационного поля линзированием. Как это происходит? Световые лучи искривляются из-за поля скопления. Другими словами, гравитационное поле выступает в качестве линзы. Порой можно увидеть несколько образов такой удаленной галактики.

Тёмная материя в астрономии трактуется как гипотетическая форма, которая не принимает участие в электромагнитных взаимодействиях и по этой причине недоступна прямому наблюдению. Понятие было введено, чтобы объяснить проблему скрытой массы, которая проявлялась в эффектах аномально высокой скорости вращения. Законы небесной механики позволяют с точностью выполнять любые вычисления касаемо небесных тел. По сути, материя объясняет наблюдаемую гравитационную аномалию – позволяет понять вращение галактик в уже имеющихся теориях. Точно также темная материя (далее – ТМ) трактуется и в теоретической физике.

Ее основные характеристики:

  • находится под влиянием гравитационного воздействия;
  • воздействует на прочие космические объекты;
  • практически не взаимодействует с реальным миром.

Согласно измерениям массы скоплений, вклад материи составляет около двадцати пяти процентов в полной плотности энергии Вселенной. Точно такое же число получается, если сравнивать теории образования различных структур с наблюдением. Измерения также показали, что ТМ есть и в галактиках.

В космосе комнатная температура

Считается, что температура в космосе стремится к абсолютному нулю. Во-первых, это не совсем так, поскольку вся известная Вселенная нагрета до 3 К, реликтовым излучением. Во-вторых, непосредственно у вакуума температуры практически нет, и можно говорить только о температуре каких-либо объектов в космосе: спутников, космонавтов или просто градусников. А их температура будет зависеть от двух источников: внешних, например излучения близкой звезды, и внутренних — энерговыделения от работы приборов или переваривания пищи.

Понятно, чем ближе к звезде, тем больше энергии от нее можно получить и температура повышается. А мы обитаем довольно близко к Солнцу. Например температура абсолютно черного тела (гипотетическое тело, которое ничего не отражает и поглощает всё солнечное излучение, которое попадает на него) на расстоянии Земли от Солнца будет +4°С. Сильная теплоизоляция нужна скафандрам и космическим кораблям для поддержания комфортной рабочей температуры внутри, чтобы не перегреваться на свету и не переохлаждаться в тени.

В тени и в вакууме температура действительно может опускаться до -160° С, например ночью на Луне. Это холодно, но до абсолютного нуля еще далеко. И даже этого не происходит на околоземной орбите поскольку и люди и спутники производят собственное тепло, а теплоизоляция не дает быстро растерять то тепло, что было накоплено на освещенной стороне.

На него оказывала влияние еще и земная атмосфера, но в целом график демонстрирует не те ужасные условия, которые принято представлять в космосе. Показания колеблются от -4°С до +45°С, что в среднем дает практически комнатную температуру.

Из чего состоит темная материя?

Темная материя в Солнечной системе – это то, что нельзя потрогать, рассмотреть и изучить досконально. Поэтому выдвигается несколько гипотез относительно ее природы и состава:

  1. Неизвестные науке частицы, участвующие в гравитации, являются составляющей данной субстанции. Обнаружить их в телескоп невозможно.
  2. Феномен являет собой скопление маленьких черных дыр (размером не больше Луны).

Можно различить два вида скрытой массы в зависимости от скорости составляющих ее частиц, плотности их скопления.

  1. Горячая. Ее недостаточно для формирования галактик.
  2. Холодная. Состоит из медленных, массивных сгустков. Этими составляющими могут быть известные науке аксионы и бозоны.

Темная материя – что это?

С незапамятных времен людей волновал вопрос происхождения Вселенной и процессы, ее формирующие. В век технологий были сделаны важные открытия, и теоретическая база существенно расширена. В 1922 году британский физик Джеймс Джинс и голландский астроном Якобус Каптейн обнаружили, что большая часть галактического вещества не видима. Тогда впервые был назван термин темная материя – это такое вещество, которое нельзя увидеть ни одним из известных человечеству способов. Присутствие загадочной субстанции выдают косвенные признаки – гравитационное поле, тяжесть.

Темная материя в астрономии и космологии

Предположив, что все предметы и части во Вселенной притягиваются друг к другу, астрономы смогли найти массу видимого космоса. Но было обнаружено несоответствие в весе реальном и предсказанном. И ученые выяснили, что существует невидимая масса, на долю которой положено до 95% всей неизведанной сущности во Вселенной. Темная материя в космосе обладает следующими признаками:

  • подвержена воздействию гравитации;
  • влияет на другие космические объекты,
  • слабо взаимодействует с реальным миром.

Темная материя — философия

Отдельное место занимает темная материя в философии. Данная наука занимается исследованием мироустройства, основ бытия, системы видимых и невидимых миров. За первооснову было взято некое вещество, определяемое пространством, временем, окружающими факторами. Обнаруженная многим позже таинственная темная материя космоса изменила понимание мира, его устройства и эволюции. В философском смысле неизвестная субстанция, как сгусток энергии пространства и времени, присутствует в каждом из нас, поэтому люди смертны, ведь состоят из времени, которое имеет конец.

Для чего нужна темная материя?

Лишь малая часть космических объектов (планеты, звезды и пр.) – видимое вещество. По меркам различных ученых темная энергия и темная материя занимают практически все пространство в Космосе. На долю первой приходится 21-24%, энергия же занимает 72%. Каждое вещество неясной физической природы имеет свои функции:

  1. Черная энергия, не поглощающая и не испускающая свет, отталкивает объекты, заставляя Вселенную расширяться.
  2. На основе скрытой массы строятся галактики, ее сила притягивает предметы в космическом пространстве, удерживает их на своих местах. То есть она замедляет расширение Вселенной.

Что такое темная энергия?

Что же такое темная энергия Вселенной? Ну, тут скорее больше догадок и подозрений, чем конкретики. Ученые могут только утверждать, что она есть, потому что является причиной расширения Вселенной. Но все остальное – темный лес. И это сильно угнетает, ведь темная энергия занимает 68% Вселенной, а темная материя – 27%, а все остальное – это небесные тела. Просто задумайтесь, что мы можем осознать лишь 5% Вселенной!

На диаграмме вы видите изменения в скорости расширения от момента рождения Вселенной (15 миллиардов лет назад). Чем меньше кривая, тем быстрее скорость. Заметный скачок наблюдается в отметке 7.5 млрд. лет назад.

Важно объяснить для самых маленьких, что это свойство пространства. Эйнштейн первым догадался, что пустое пространство – это не пустота, а «что-то»

Он же понял, что появляется больше пространства. Поэтому одна из версий теории гравитации содержит космологическую константу, которая дает подсказку: «пустое пространство» может обладать собственной энергией. Так как это свойство пространства, то она не разбавляется при расширении, а наоборот, также увеличится вместе с ним. В результате Вселенная начала набирать скорость. Но дети должны понять, что никто не может осознать, почему должна существовать эта константа и почему обладает такой важностью.

Это распределение темной материи, галактик и горячего газа в ядре галактики Abell 520.

Поможет разобраться и квантовая теория материи. Здесь «пустое пространство» заполнено временными частицами, которые проходят через непрерывный процесс формирования и разрушения. Но когда ученые решили высчитать конечное число энергии, то получили непростительно много – 10120.

Возможно, все пространство заполнено новой разновидностью динамической жидкости или полем динамической энергии, которое противоположно энергии материи и нормальной энергии (небесные тела). Это явление назвали «квинтэссенцией», но мы так и не можем понять, что это и с чем взаимодействует.

Последний ответ – Эйнштейн совершил ошибку в своей теории гравитации. Это изменило бы не только расширение, но и то, как ведут себя скопления галактик и нормальная материя. Но тогда пришлось бы придумывать новую теорию, а ведь схема Эйнштейна работает для всего. Так что и этот ответ пока не находит 100% достоверности.

Про природу черных дыр и темной материи

Первые принято считать самым необъяснимыми объектами: концентрация масс вызывает коллапс. Происходит сжатие в малую точку атомов и ядер, а также других частиц. Все, что попало в черную дыру, останется там навсегда. Что ожидает концентрированную темную материю в момент встречи с ней? Каждая черная дыра увеличивается в размерах и поглощает любую материю и любой источник энергии, которые буду находиться слишком близко.

Когда такая область пространства-времени образуется впервые, в ее составе имеется стопроцентная обычная материя и совсем отсутствует темная. Помни, что последняя вступает во взаимодействие только гравитационно. Поэтому, ТМ – это источник пищи для черных дыр, но не самый лучший, так как никак не влияет на них.

Темная материя – интересные факты

Природа скрытой массы остается загадкой, но она продолжает интересовать ученые умы всего мира. Регулярно проводятся эксперименты, с помощью которых пытаются исследовать саму субстанцию и ее побочные эффекты. И факты о ней продолжают множиться. Например:

  1. Нашумевший Большой адронный коллайдер, являющийся самым мощным в мире ускорителем частиц, работает на повышенной мощности, чтобы выявить существование невидимого вещества в Космосе. Мировая общественность с интересом ждет результатов.
  2. Японские ученые создают первую в мире карту скрытой массы в пространстве. Закончить ее планируется к 2019 году.
  3. Недавно физик-теоретик Лиза Рэндалл выдвинула предположение, что темная материя и динозавры связаны. Эта субстанция направила на Землю комету, которая уничтожила жизнь на планете.

Составляющие нашей галактики и всей Вселенной – это светлая и темная материя, то есть видимые и не видимые объекты. Если с изучением первых современная техника справляется, методы постоянно совершенствуются, то скрытые субстанции исследовать весьма проблематично. Человечество еще не пришло к пониманию этого феномена. Невидимая, неосязаемая, но вездесущая темная материя была и остается одной из главных загадок Вселенной.

Предположение

    Возникает вопрос, – а не существует ли такой вид заряда, который не может взаимодействовать с известными двумя, и его носители могли бы существовать в виде материи, свободно проникающей сквозь вещество? В природе всё подчинено определённым закономерностям. Если попытаться логически продолжить «линейку» известных зарядов, то следующим должен получиться некоторый тринарный заряд, который в гипотезе назван T-зарядом (два известных это G-заряд и E-заряд). Его носитель должен быть кандидатом на роль тёмной материи.

Тионы и тионий

     Носитель T-заряда назван тион. Это трудно обнаружимая элементарная частица. Если тионы существуют, то их должно быть три вида. Тринарный заряд тионов необычен. Это три знака заряда, каждый из которых противоположен двум другим. Заряды трёх противоположных знаков обозначим буквами a,b,c. Тогда виды тионов – Ta, Tb, Tc.

    Сумма трёх единичных противоположных T-зарядов равна нулю 1a+1b+1c=0. Суммарный заряд двух тионов образует отрицательный заряд третьего вида: 1a+1b= -1c.

   Тион кроме T-заряда обладает небольшой массой, спином и способностью поляризоваться в слабом электромагнитном поле с образованием электрического диполя. Три тиона разных знаков могут образовывать стабильную структуру атома тиония – «вещества» на основе тионов (такое вещество не более необычно, чем позитроний).

    Гравитационное взаимодействие в космосе может сгущать тионий, как и любую материю. Собственное T-взаимодействие «скрепляет» атомы тиония подобно обычным атомам вещества. При этом возможно аморфное состояние тиония, которое обычно для больших пространств Вселенной, и «кристаллическое» состояние тиония, когда атомы тиония образуют регулярную структуру. Далее слово кристалл будем употреблять без кавычек.

Тионий и биология

    Для кристаллизации необходимо наличие организованной системы электромагнитных полей. В природе такая система электромагнитных полей образуется нервной системой животных и человека.

    Переменные электромагнитные поля поляризуют тионы, и уже поляризованным тионам передают импульс и энергию, вызывая внутренние колебания в тионии, которые приводят к кристаллизации, когда возбуждение не хаотично. Весь кристалл тиония становится подобен по структуре вычислительному устройству. Обратная связь с нервной системой осуществляется посредством возбуждения в ней электромагнитных полей поляризованными тионами.

   Тандем биологического объекта и объекта из тиония может продолжать существовать до тех пор, пока нервная система работает. После прекращения работы нервной системы кристалл тиония может продолжать существовать еще некоторое время.

   Если в течение жизни были наработаны каналы общения между биологическими объектами, то свободный кристалл может подпитываться энергией других биологических объектов, что удлиняет срок его существования.

   Жизнь требует наличия нервной системы у организмов. Даже простейшие организмы имеют примитивный координирующий центр и проводящую систему. Чем сложнее нервная система, тем сложнее организация кристалла тиония, связанного с ней. Такая дополнительная «вычислительная» система в виде кристалла тиония может существенно усиливать возможности сознания, проводя подсознательные вычисления, анализ большого объёма данных, что позволяет человеку делать верные предсказания на большие интервалы времени.

   Возможно, что эти кристаллы могут взаимодействовать между собой, что проявляется как массовое сознание, передача мысли на расстоянии.

   Возможно, что организация биологической нервной системы возможна только при наличии тионового шаблона…

Эксперимент. Как обнаружить тёмную материю?

   Если предложенная гипотеза верна, то можно предложить эксперимент для фиксации существования тёмной материи.

   Основная идея эксперимента в том, что в некоторой части вакуумированного объёма, где предполагается наличие тёмной материи, создаётся переменное электромагнитное поле, которое должно поляризовать тионы и передать через них объёму тиония некоторую энергию, возбудив в нём внутренние колебания.

   В другой части объёма необходимо создать статическое электрическое поле. При этом поляризуются уже колеблющиеся с заданной частотой тионы, что приведёт к образованию электромагнитных колебаний, обнаружение которых проблемой не является. Влияние наводки от возбуждающего поля на результат эксперимента может быть снижено, если фиксировать корреляцию уровня измеряемого сигнала от наличия или отсутствия постоянного электрического поля.

   Возбуждающее поле не должно быть сильным, но требуется определённая структура этого поля, чтобы внутренние колебания в тионии могли быть обнаружены в объёме, где установлен детектор.

Описание[]

Как говорилось ранее, Тёмная Материя — это неизвестная тёмная субстанция, которой могут манипулировать все демоны без исключения — от Низших до Высших. Эту материю демоны могут выделять из своего тела или создавать в нужных местах, чтобы, например, создать вокруг противника кокон из Тёмной Материи. Тёмную Материю демоны используют для самых разных случаев — для полёта, защиты, регенерации, дальних и ближних атак, и т.д. Так что спектр применения Тёмной Материи довольной широкий. Также некоторые демоны постоянно покрыты Тёмной Материей, например, Монспиет, Мерасцилла и Грейроад. Стоит отметить, что не обязательно рождаться демоном, чтобы использовать Тёмную Материю. Тёмную Материю можно использовать, если иметь Заповедь. Например, она может быть дарована самим Королём Демонов или её можно забрать у владельца заповеди. Тем самым вне зависимости от расы можно получить силу тьмы и начать использовать Тёмную Материю. Однако с потерей заповеди пропадает и сила тьмы, а следовательно становиться невозможным использование Тёмной Материи (при условии что бывший владелец заповеди не является демоном).

Также стоит отметить, что уровень владения Тёмной Материей зависит от уровня сил самого демона (или же от уровня владения в случае обладателей Заповеди или крови демона). К примеру, Низшие Демоны используют Тёмную Материю для полёта, в то время как Высшие Демоны с помощью неё могут регенерировать и производить различные заклинания.

Телескоп Hubble — не самый мощный

Благодаря колоссальному объему снимков и впечатляющим открытиям, совершенным телескопом Hubble, у многих существует представление, что этот телескоп обладает самым высоким разрешением и способен увидеть такие детали, которые не увидеть с Земли. Какое-то время так и было: несмотря на то, что на Земле можно собрать большие зеркала на телескопах, существенное искажение в изображения вносит атмосфера. Поэтому даже “скромное” по земным меркам зеркало диаметром 2,4 метра в космосе, позволяет добиться впечатляющих результатов.

Однако, за годы, прошедшие с момента запуска Hubble и земная астрономия не стояла на месте, было отработано несколько технологий, позволяющих, если не полностью избавиться от искажающего действия воздуха, то существенно снизить его воздействие. Сегодня самое впечатляющее разрешение способен дать Very Large Telescope Европейской Южной обсерватории в Чили. В режиме оптического интерферометра, когда вместе работают четыре основных и четыре вспомогательных телескопа, возможно достичь разрешающей способности превышающей возможности Hubble примерно в пятьдесят раз.

К примеру, если Hubble дает разрешение на Луне около 100 метров на пиксель (привет всем, кто думает, что так можно рассмотреть посадочные аппараты Apollo), то VLT может различить детали до 2 метров. Т.е. в его разрешении американские спускаемые аппараты или наши луноходы выглядели бы как 1-2 пикселя (но смотреть не будут из-за чрезвычайно высокой стоимости рабочего времени).

Пара телескопов обсерватории Keck, в режиме интерферометра, способны превысить разрешение Hubble в десять раз. Даже по отдельности, каждый из десятиметровых телескопов Keck, используя технологию адаптивной оптики, способны превзойти Hubble примено в два раза. Для примера фото Урана:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector