Возможно, мы мало что знаем о ранней Вселенной, но когда речь заходит о Вселенной сегодня, мы также не можем похвастаться хорошими знаниями о том, что там находится. Фактически, все что мы знаем – это всего лишь 4% от всего того, что есть в космосе. В некотором смысле, Вселенная состоит не из тех вещей, которые мы видим, а скорее из пустот, окружающих эти видимые структуры.
Многолетние наблюдения показывают, что большая часть Вселенной состоит из чего-то такого, чего мы не можем ни увидеть, ни пощупать, ни потрогать. Только благодаря гравитационному воздействию этих невидимых таинственных объектов на окружающую материю мы можем хоть как-то их изучить.
Речь, конечно же, идет о темной материи и темной энергии. Что это такое и какую роль они играют в эволюции Вселенной для нас остается загадкой, но именно в них, как считают большинство ученых, кроются интригующие возможности доселе нераскрытой физики за пределами установленной стандартной модели.
Темная материя
Темной материи в космосе очень много. Буквально четверть всей Вселенной заполнено этой загадочной субстанцией. Впервые о ней заговорили 100 лет назад, когда физики-теоретики исходя из астрономических наблюдений и математических расчетов показали, что во Вселенной должно быть больше вещества, чем это можно увидеть в телескопы.
Сегодня считается, что благодаря темной материи галактики не разваливаются на отдельные звезды и вращаются вокруг своего центра быстрее, чем это ожидалось.
Гравитационное поле, создаваемое темной материей, отклоняет проходящий мимо нее свет. Наблюдая этот эффект, мы знаем, что темная материя существует, а измеряя, вычисляем плотность темной материи, по сути, не имея возможности наблюдать за ней непосредственно.
Одна из перспективных гипотез говорит, что темная материя может состоять из «суперсимметричных частиц» – гипотетических частиц, «партнеров» частиц, которые уже известны Стандартной модели. Эксперименты на Большом адронном коллайдере, возможно, дадут в будущем обнаружить эти частицы и дать более точный ответ на то, что такое темная материя.
Темная энергия
Темная энергия еще более загадочна и таинственна, чем темная материя. Мы мало что о ней знаем. Однако именно ей приписывают воздействие на пространство внутри Вселенной и его расширение.
Во многом все наши знания об этой странной энергии теоретические. Увидеть в телескоп или померить каким-либо прибором темную энергию невозможно. Но наблюдения за реликтовым излучением косвенно подтверждают наличие в космосе этой энергии.
Сегодня считается, что темная энергия доминирует во Вселенной (примерно около 70% всего пространства заполнено темной энергией), что она имеет малую плотность и очень равномерно распределена в пространстве (именно из-за ее малой плотности ее трудно обнаружить приборами), что она имеет отрицательный гравитационный эффект (испытывает не притягивание к массе, а отталкивание), и что с обычной материей почти не взаимодействует.
Несмотря на свою иллюзорность темная материя играет решающую роль в будущем Вселенной. При текущей динамике расширения все галактики, находящиеся за пределами нашего Сверхскопления галактик, исчезнут и перестанут быть видимыми.
Со временем Вселенная придёт в состояние тепловой смерти, она остынет, замерзнет и перестанет существовать. Есть и другие сценарии кончины Вселенной, но все их объединяет одно – наличие темной энергии и ее непосредственное участие в процессе.
