Из чего состоит Вселенная? Ответ на этот вопрос ученые ищут на протяжении десятилетий, но лишь недавно им удалось немного приблизиться к разгадке. Как это ни странно, но 2020 год оказался богат на научные открытия – так, в сентябре астрофизики обнаружили что материя составляет около 31% от общего количества материи и энергии в нашей Вселенной. Остальные же 69%, по мнению ученых, составляет темная энергия – таинственная сила, которая, как считается, ответственна за ускоряющееся расширение Вселенной. Следом, в ноябре, в свет вышла работа команды исследователей из Национального центра научных исследований Франции (CNRS), согласно которой 40% видимой материи во Вселенной (о существовании которой раньше мы не знали) скрыто в диффузных нитях гигантской, соединяющей галактики космической паутины. Рассказываем, что известно современной науке о составе Вселенной.
Если внимательно посмотреть на космическую паутину – структуру Вселенной, которая состоит из массивных нитей галактик, разделенных между собой гигантскими пустотами – и сеть нейронов в мозге человека, можно заметить некоторое сходство. Но насколько вообще корректно подобное сравнение? Как оказалось, описание человеческого мозга как трехфунтовой Вселенной, возможно, намного ближе к истине, чем может показаться. Человеческий мозг, при весе примерно в три фунта (около 1300 кг) содержит около 100 миллиардов нейронов, а количество связей в нем больше, чем количество галактик во Вселенной. Мозг – это командный центр всего, что мы думаем, чувствуем и делаем. И когда астрофизик Франко Вацца и нейробиолог Альберто Фелетти сравнили эти две структуры численно, сходство стало еще более поразительным. Пожалуй, не удивительно, что оно наводит на самые разные мысли, вплоть до предположения о том, что мы живем в симуляции.
Вселенная странная. Понять что в ней происходит очень и очень сложно, однако ученые не оставляют попыток. Один из двух способов узнать, что лежит за пределами Земли, является взгляд на свет, испускаемый и поглощаемый материей во Вселенной: посредством прямых астрономических наблюдений. Второй способ – использовать законы гравитации и влияние материи и энергии на кривизну пространства, чтобы попытаться установить, сколько массы должно присутствовать в конкретной физической системе посредством математических расчетов. Одна из самых больших загадок современной астрофизики заключается в том, что результаты этих два независимых методов, которые измеряют одну и ту же Вселенную, не совпадают. По какой-то причине все, что испускает или поглощает свет – от звезд до черных дыр, планет, газа, пыли, плазмы и т. д., составляет всего около 15% от общего количества вещества, которое должно там находиться. Но как такое возможно?
Семь миллиардов лет назад, где-то на краю Вселенной, произошло столкновение двух гигантских темных объектов. Это событие проливает свет на невидимый процесс ускоряющегося расширения Вселенной: вибрируя в пространстве-времени две сверхмассивные черные дыры произвели громкий, резко обрывающийся звук. Сигнал длился десятую долю секунды, однако этого оказалось достаточно, чтобы детекторы интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO и интерферометрической обсерватории VIRGO зафиксировали его. Как пишут авторы новых исследований, короткий сигнал из далекой галактики вызывает много вопросов, особенно в областях, касающихся формирования и эволюции черных дыр. Одна, а возможно обе столкнувшиеся дыры были слишком массивными и не могли образоваться в результате коллапса нейтронных звезд. Более того, слияние породило еще более крупную черную дыру, чья масса в 142 раза превосходит массу Солнца и, согласно стандартным моделям, не должна существовать. Но как такое возможно?
Физики говорят, что нашли доказательства существования неуловимой элементарной частицы аксион, которая может входить в состав загадочной темной материи. Исследовательский проект по изучению темной материи XENON1T, расположенный в подземной лаборатории Гран Сассо в Италии, возможно, только что положил начало новой эры в физике. Как пишет The New York Times, подробно описывая научный эксперимент, международная команда ученых установила две тонны сверхчистого сжиженного ксенона в чане под итальянской горой. Ксенон – это благородный газ без цвета, вкуса и запаха, который чрезвычайно стабилен. Инертность делает его идеальным кандидатом для обнаружения любых частиц, которые проходят через него. Неужели новое открытие – самая настоящая революция в физике?
Космос, как это показала нам наука, намного загадочнее, чем мы могли себе представить. Даже звезды, которые мы видим каждую ночь совершенно не то, чем кажутся. Свет, время, пространство и гравитация создают реальность за гранью нашего понимания. И все же сегодня человеческая цивилизация достигла небывалых высот. Нам удалось пройти путь от древних племен охотников-собирателей до первых людей, вышедших в открытый космос. Это стало возможным благодаря большому количеству факторов и людям, которые жили в разные эпохи, но без которых вы вряд ли сейчас читали бы эту статью. Становление современного мира стало возможным благодаря разгаданным тайнам света, так как возраст и размер космоса запечатлены в нем. Все, что мы видим сегодня и все, что знаем о Вселенной стало возможным благодаря свету, который скрывает в себе намного больше тайн, чем кажется на первый взгляд.
Темная материя — загадочная субстанция, не дающая покоя ученым уже несколько десятилетий. Используя космический телескоп НАСА «Хаббл», астрономы смогли обнаружить необычное скопление этого таинственного и не подчиняющегося стандартным законам физики вещества, образовавшего сгустки гораздо меньшего размера, чем это было предсказано астрономами. Согласно статье, опубликованной на портале nasa.gov, столь странное поведение обнаруженной субстанции может свидетельствовать о наличии во Вселенной так называемой “холодной темной материи”. Что может означать открытие подобного вещества для современной физики?
Темная материя ускользает от астрофизиков уже довольно давно. О ее существовании впервые заговорил в 1920-х годах голландский астроном по имени Якобус Каптьен. Известный радиоастроном Ян Оорт позже укрепил гипотезу о существовании темной материи в начале 1930-х годов, когда обнаружил, что должно быть больше массы, чем наблюдается, чтобы заставить группу Местных галактик двигаться, как это и происходит. А уже в августе 2006 года NASA нашли прямое доказательство существования самой большой загадки во Вселенной — темной материи. Согласно результатам последнего исследования, темная материя существовала до Большого взрыва. Но как такое возможно?
Темная энергия — одна из самых малоизученных видов энергий во Вселенной. Ее существование до сих пор ставится под вопрос наряду с существованием темной материи. Исследователи из Гавайского Университета предположили, что некоторые черные дыры могут быть сделаны именно из таинственной темной энергии, способной искажать пространство и время. Так ли это? Давайте попробуем разобраться вместе.
Темная материя — это самая загадочная субстанция во Вселенной. Она настолько загадочная, что никто до сих пор точно не знает, существует ли она на самом деле. Это уникальное вещество, из которого, возможно, состоит 80 % нашей Вселенной, никак не взаимодействует с окружающим миром: его невозможно ни увидеть, ни потрогать. Несмотря на этот печальный факт, в честь этого толком еще не открытого вещества учрежден даже собственный праздник — День темной материи, отмечаемый учеными 31 октября. Что ж, праздник в честь темной материи — это далеко не единственная странность столь таинственного вещества.
Несмотря на многочисленные предположения о том, что наша Вселенная — компьютерная симуляция, на самом деле вероятность этого крайне мала. Однако, на свете нет ничего невозможного, поэтому ученые вполне могут наблюдать за самыми разными формами жизни в миллионах Вселенных. В теории. На самом же деле астрономы создали восемь миллионов Вселенных на компьютере. Дело в том, что симуляция зарождения и дальнейшего развития вселенных может многое рассказать о нашей.
За последнее время количество информации о свойствах и строении элементарных частиц, из которых состоит вся наша Вселенная, значительно возросло. Это позволило ученым узнать больше об устройстве нашего мира. Однако одна вещь до сих пор не дает им покоя: темная материя. Ее наличие подтверждается теоретическими расчетами и даже имеются некоторые данные о том, что она действительно должна существовать. Но «увидеть» элементарную частицу, из которой состоит темная материя пока так и не удалось. Однако физики ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям) предполагают, что «основой» темной материи должен быть, так называемый, «темный фотон». И ученые приступили к его поискам.
Споры о том, что же такое темная материя, не утихают до сих пор. И хотя в ее существовании нет практически никаких сомнений, а согласно некоторым расчетам количество темной материи составляет более 80% Вселенной, обнаружить ее крайне непросто. Но почему, раз темной материи так много, найти ее столь трудно? Кажется, астрофизики из Стэндфордского университета узнали ответ на этот вопрос.
Теперь, когда ученые нашли бозон Хиггса, Большой адронный коллайдер будет искать еще более неуловимую цель: темную материю. Нас окружают темная материя и темная энергия — невидимые субстанции, которые связывают галактики, но никак себя не выдают. В новой работе излагается инновационный метод поиска темной материи силами Большого адронного коллайдера за счет эксплуатации относительно медленной скорости потенциальной частицы.
Одна из самых известных теорий Стивена Хокинга о темной материи сильно пошатнулась после публикации результатов японской команды астрофизиков под руководством Масахиро Такада из Физико-математического института Вселенной в Кавли, сообщает Live Science. Покинувший этот мир в прошлом году известный физик считал, что эта таинственная и невидимая субстанция состоит из первичных черных дыр, появившихся сразу после Большого взрыва. Японские ученые с помощью телескопа Subaru провели эксперимент, результаты которого хоть и не опровергают полностью теорию Хокинга, но допускают, что эти черные дыры должны быть действительно крошечными, чтобы объяснить природу темной материи.
Один из величайших научных поисков нашего времени — это охота на темную материю. Физики полагают, что это вещество наполняет вселенную и думают, что могут увидеть доказательства этого в том, как вращаются галактики. Дело в том, что галактики вращаются так быстро, что их должно было разорвать на части, но по всей видимости (или невидимости) существует некая скрытая масса, которая обладает достаточной гравитационной силой, чтобы удерживать их вместе.
Европейская лаборатория физических исследований ЦЕРН заявила, что планирует новый эксперимент по поиску частиц, связанных с темной материей, которая, как предполагают, составляет около 27% Вселенной. Эксперимент будет проводиться там же, где расположен Большой адронный коллайдер — гигантская лаборатория в 27-километровом туннеле на французско-швейцарской границе. Его задачей станет поиск «легких и слабо взаимодействующих частиц».
Люди раскрыли множество земных загадок и секретов и даже побывали на Луне. Но существует большое количество феноменов и явлений, которые пока не поддаются объяснению. Конечно же у ученых имеются гипотезы, теории и предположения о тех явлениях, о которых мы сегодня поговорим, но никто не может сказать точно, почему они происходят.
Подобно тому, как рябь в пруду указывает на то, что кто-то бросил камень, пробежал водомер или прыгнула лягушка, существование таинственного вещества — темной материи — определяется по его обширному влиянию на космос. Астрономы не могут наблюдать его напрямую, однако гравитация темной материи определяет рождение, форму и движение галактик. Это делает открытие прошлого года совершенно неожиданным: в странной, диффузной галактике вообще не нашли темной материи. Думаете, на этом все? Как бы не так.
Почти в двух десятках подземных лабораторий, разбросанных по всему миру, уставленных чанами с жидкостью или блоками из металла и полупроводников, ученые ищут следы темной материи. Их эксперименты становятся все сложнее и сложнее, а поиск проходит все точнее, но пока никто не нашел прямых доказательств существования таинственной субстанции, из которой состоит 84% всей материи во Вселенной. Согласно новому исследованию, мы должны зреть в корень, то есть еще глубже.