AllDaily Понятие темной материи обозначает гипотетическую форму материи, которая не участвует в электромагнитном взаимодействии и, благодаря этому, недоступна для прямого наблюдения. Объем этой материи составляет около четверти от общей массы-энергии Вселенной.
Темная материя проявляется лишь через гравитационное взаимодействие, а ее состав и природа до сих пор остаются загадкой для ученых. Общепринятая космологическая модель предполагает холодную темную материю, частицы которой движутся медленно по сравнению со скоростью света и с обычным веществом взаимодействуют слабым образом.
Доказательства в пользу существования
Наличие темной материи во Вселенной подтверждается рядом наблюдений:
-
Галактики окружены невидимыми гало, которые обеспечивают значительную долю их массы.
-
В гигантских эллиптических галактиках и их скоплениях обнаружено рентгеновское излучение горячего газа. Расчеты показывают, что барионная масса этих скоплений составляет только 12–15% от их общей массы.
-
Изучение динамики и морфологии шаровых скоплений и галактик-спутников позволяет установить их гравитационный потенциал. На основе этого делается вывод, что общая масса каждой отдельной галактики превышает суммарную массу всех ее звезд.
-
Оценка критической плотности Вселенной показывает, что ее масса составляет от 20% до 30% от этого значения, при доле барионного вещества всего 4,5%. Плотность барионов дополнительно указывает на скрытую невидимую массу, которая в 5 раз превышает обычную материю.
Теоретические подтверждения существования темной материи основываются также на моделировании устойчивости и формирования галактик.
Виды темной материи
Существует несколько классификаций темной материи:
-
горячая – её частицы имеют энергию, превышающую массу при выходе из равновесия;
-
холодная – частицы материи отделяются от космической плазмы, будучи нерелятивистскими;
-
теплая – частицы с массой от 1 эВ и выше.
Возможные кандидаты на роль темной материи
Поскольку состав и структура темной материи остаются неизвестными, ученые выдвигают различные версии о потенциальных кандидатах. Некоторые исследователи предполагают, что это может быть барионное вещество, которое слабо реагирует с электромагнитным излучением. Наиболее вероятные кандидаты включают:
-
первичные черные дыры — форма, возникшая сразу после Большого взрыва в процессе первоначального расширения Вселенной;
-
максиномы – гипотетические частицы с массой, равной планковской.
Согласно другим теоретическим представлениям, возможная форма темной материи может представлять собой невидимую материю небарионного происхождения, состоящую из:
-
легких и тяжелых нейтрино (нейтральные фундаментальные виды с полуцелым спином);
-
аксионов (нейтральный псевдоскалярный тип);
-
суперсимметричных частиц.
