Астроном рассказал о том, насколько человечество близко к разгадке темной материи

Астрономы за последние 100 лет очень много узнали об устройстве Вселенной. Однако все их теории основываются на существовании темной материи — это около 20% вещества во Вселенной, состоящей из частиц, физику которых мы понимаем, пишет sciencefocus.com.

С уверенностью можно сказать, что ответ на вопрос «Что такое темная материя?» является главным в понимании того, что такое Вселенная. Темная материя доминирует над массой галактики и посредством гравитации связывает звезды вместе во вращающемся водовороте.

Если мы уменьшим масштаб изображения Вселенной, чтобы лучше рассмотреть космос, то увидим, что галактики распределены неравномерно, а расположены в виде паутины. Темная материя — это невидимые строительные леса космоса: она образует космическую сеть из скоплений и нитей с огромными пустотами между ними, которые определяют расположение галактик.

Поиск темной материи

Хотя мы не можем видеть темную материю непосредственно, мы можем обнаружить ее влияние. Для этого организовано исследование темной энергии (Dark Energy Survey) — это международная совместная работа по составлению карт сотен миллионов галактик с целью выявления закономерностей в космосе.

Когда мы наблюдаем за далекой галактикой через телескопы, мы, по сути, собираем ее свет, который миллиарды лет путешествовал по космосу. Согласно теории гравитации, любая массивная структура, независимо от того, видна она или нет, деформирует пространственно-временную структуру Вселенной.

Это искривление изменяет траекторию, по которой движется свет от галактики, и в результате получаемое изображение галактики выглядит слегка искаженным, или «линзованным».

В случае галактик, расположенных близко друг к другу, их свет проходит мимо сходных структур в паутине темной материи. Мы наблюдаем, что их изображения искажены в одном направлении из-за гравитационного линзирования. Если предположить, что эти галактики в действительности ориентированы случайным образом, то более сильные искажения на изображениях указывают на область, плотно заполненную темной материей. Соответственно, более слабые искажения или их отсутствие указывают на область с относительно небольшим количеством темной материи или вообще без нее.

Эта интересная квантовая теория могла бы, наконец, объяснить, как возникла наша Вселенная.

Чтобы узнать секреты темной материи с минимальным вмешательством человека, астрономы проводят эксперимент вслепую. При калибровке измерений и повороте шкал в анализе используются данные, которые были намеренно искажены.

Несколько команд независимо друг от друга проводят измерения слабого рассеяния. Каждая использует обширные наборы данных, чтобы понять, согласуется ли то, что мы находим, со стандартной моделью или же это высвечивает новые трещины в общей картине.

Как оказалось, есть намек на несоответствие. Так, слабое линзирование предсказывает, что Вселенная немного менее плотная, чем можно было бы ожидать, основываясь на преобладающей модели космологии.

Этот намек на расхождение со стандартной моделью не единственный. Что могут означать эти намеки? Либо они предвещают появление новой физики, либо указывают на нерешенные проблемы в анализе. В том случае если удастся доказать, что результаты измерений действительно расходятся с прогнозами нашей стандартной модели, мы перевернем все представления, сложившиеся за десятилетия.