Бути чи не бути темній матерії?

Андрій М. ЗАМОРОКА

Парадоксально, але фізики ніколи не фіксували частинок, які можна було б інтерпретувати як носіїв темної енергії чи темної матерії. Попри те, гіпотеза, що всесвіт на 96% складений темною матерією і енергією, є загально прийнятою на сьогодні. Але що, якщо… Якщо ніякої темної матерії чи енергії реально не існує? Які ж тоді фізичні сили змінюють криві руху небесних тіл у порівнянні із розрахунковими? Спробуймо розібратись далі…

Лорд Кельвін розрахував, що маса нашої галактики Чумацького Шляху (на фото) є у рази більшою, ніж маса усіх зірок у ній… Джерело ілюстрації: https://hithabitat.com

У 1884-му році Лорд Кельвін (справжнє ім’я – Вільям Томсон) помітив, що розрахункова маса Чумацького Шляху значно відрізняється від маси видимих зірок. Він припустив, що більшість зірок мусить бути темними тілами, які не випромінюють світла… З тих пір астрономи і фізики поступово накопичували відомості про неузгодженості між розрахунковою і видимою масами галактик і їх скупчень, ґрунтуючись, головно, на швидкостях зірок. Справа в тому, що відповідно до гравітаційних теорій Нютона та Айнштайна, швидкість небесного тіла зменшується пропорційно до його відстані від центру мас. Тобто, зірки на околиці галактик мали б рухатись повільніше, ніж у їх середині. Але насправді все виявилось не цілком так – крайові зірки рухаються із більшою швидкістю, ніж розрахункова! Пізніше, подібні висновки були отриманні із вивчення кутових розповсюджень міжзоряного атомарного гідроґену далеко за видимими межами галактик. Таким чином, до кінця ХХ століття утвердилась ідея про реальне існування темної матерії і темної енергії, які заставляють ці об’єкти рухатись всупереч пустульованим законам гравітації.

Вчені вважають, що усі макроструктури Всесвіту (модель на фото) лише на 4% складені небесними тілами і міжгалактичним газом, але решту – темною матерією (22%) і темною енергією (74%). Джерело ілюстрації: https://janicejkok.github.io/

До другої половини ХХ століття темною матерією вважали скупченням хмар пилу, планет, астероїдів і таке инше. А от до кінця століття візія темної матерії дуже змінилась: нею перестали вважати небесні тіла, а натомість припустили існування, з однієї сторони, цілого всесвіту невідомих елементарних частинок та полів, що дуже повільно взаємодіють зі звичною нам матерією. Як варіянт, наприклад, розглядалось нейтрино. З иншої сторони, були запропоновані ідеї додаткових вимірів простору і/або часу… Окрім того, астрофізики запропонували макроскопічні об’єкти на роль носіїв темної матерії і енергії – первісні чорні діри…

Теоретична (нижня) і емпірична (верхня) криві обертання зірок і атомарного гідроґену у галактиці Трикутника (М33) демонструють ефект розбіжності між розрахунковою і реальною швидкостями їх руху. Джерело ілюстрації: https://www.wikipedia.org/

Власне проблема темних енергії і матерії полягає у тому, що є ефект, який можна розрахувати і спостерігати у довколишньому всесвіті, а от причину, яка зумовлює цей ефект, не вдається виявити ось уже майже 140 років… У такому випадку завжди знаходяться думки, які кажуть: “А що, якщо…” Дійсно, а якщо ніякої темної енергії і матерії не існує? Що, якщо останні півстоліття вчені шукали не там і не те? Пам’ятаєте космологічну сталу Айнштайна? Альберт Айнштайн впровадив її у 1917-му році для того аби узгодити свої розрахунки із “незмінним” Всесвітом. Але всього через 12 років Едвін Габл довів, що всесвіт не сталий, а розширюється, причому із прискоренням. Сенс у космологічній сталій, який у неї тоді вклав Айнштайн, – зник. Цілком ймовірно, що цього разу історія повторюється…

Темної матерії не потрібно! Криві швидкостей обертання зірок і газу у галактиці Соняшника (NGC 5055): блакитна і зелена – розрахункові відповідно зірок і газу згідно чинного закону всесвітнього тяжіння; чорні точки – емпіричні спостереження зірок і газу; червона – розрахункова зірок і газу згідно модифікованої ньютонівської динаміки. Лівий і правий графіки побудовані із врахуванням ефекту впливу зовнішніх полів і без нього відповідно. Джерело ілюстрації: Chae et al., 2020

Свіже дослідження (шукайте за doi.org/10.3847/1538-4357/abbb96) групи британських і американських дослідників пропонує альтернативну концепцію видимих і розрахункових величин маси галактик. Суть цієї візії полягає у тому, що усі, означені вище, розбіжності можна цілком описати модифікованою ньютонівською динамікою без будь-якої додаткової невідомої сили, на кшталт, темної матерії чи енергії. Ця ідея передбачає, що у дійсності гравітаційні сили створюють дуже мізерне прискорення, яке можна виявити тільки на велетенських об’єктах, як от галактики. Тому крайові зірки і міжгалактичний газ рухаються швидше, ніж мали б, виходячи із чинних гравітаційних теорій. Тож, ймовірно, ніякої темної матерії і енергії не існує. Але для спростування гіпотез необхідні дуже вагомі і вичерпні докази. Тому усе найцікавіше – ще попереду. Залишайтесь зі Станіславівським натуралістом!

Інші статті за цією темою:

admin Written by:

One Comment

  1. Квітень 8, 2021
    Reply

    Дуже цікаво Будемо чекати нових досліджень

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

48 + = 57