Темная энергия и темная материя

1. Темная энергия и темная материя.

Астрономия

2. Из чего состоит вселенная?

3. вселенная

Все, что мы когда-либо наблюдали во Вселенной, от
материи до излучения, можно разложить на
малейшие составляющие. Все в этом мире состоит
из атомов, которые состоят из нуклонов и
электронов, а нуклоны делятся на кварки и глюоны.
Свет тоже состоит из частиц: фотонов. Даже
гравитационные волны, в теории, состоят из
гравитонов: частиц, которые мы однажды, если
повезет, найдем и зафиксируем. Но что с темной
материей? Косвенные доказательства ее
существования невозможно отрицать. Но должна ли
она также состоять из частиц?

4. галактики

Вселенная проявляет себя как квантовая по
своей природе, когда речь заходит о любой
другой форме материи, поэтому разумно
предположить, что темная материя будет
такой же.

5. Что такое темная материя?

Темная материя-форма материи, которая не
испускает электромагнитного излучения и не
взаимодействует с ним. Обнаружение природы
тёмной материи поможет решить проблему
скрытой массы, которая, в частности,
заключается в аномально высокой скорости
вращения внешних областей галактик.

6. Темная материя

представляет собой субстанцию,
состоящую, скорее всего, из новых, еще
неизвестных в земных условиях частиц и
обладающую свойствами присущими самому
обыкновенному веществу. Например, она
способна также как обычные вещества
собираться в сгустки и участвовать в
гравитационных взаимодействиях. Вот только
размеры этих так называемых сгустков могут
превышать целую галактику или даже скопление
галактик.

7. Темная материя

8. Темная материя

Ее основные характеристики:
находится под влиянием гравитационного
воздействия;
воздействует на прочие космические объекты;
практически не взаимодействует с реальным
миром.

9.

10. Темная материя

Первый намек на ее существование –
представления Джордано Бруно. Он интуитивно
полагал, что есть «бесчисленные и бесконечные»
космические тела. Речь шла об объектах,
которые ускользнули из универсальной системы
Коперника. Простые звезды, которые не видны
нам. Что касается планет, он считал, что их не
видно, так как очень слабо светятся в
отраженных лучах собственных светил.

11.

92 года назад британским физиком Джеймсом
Джинсом и голландским астроном Якобусом
Катейном было обнаружено, что значительная
часть галактического вещества не видна

12. Темная энергия

представляет собой еще более
необычную субстанцию, чем та же темная
материя. Она не обладает способностью
собираться в сгустки, в результате чего
равномерно распределена абсолютно по всей
Вселенной. Но самым необычным ее свойством
на данный момент является антигравитация.

13. Темная энергия

Одним из предполагаемых кандидатов на роль темной
энергии является вакуум, плотность энергии которого
остается неизменной в процессе расширения Вселенной
и подтверждает тем самым отрицательное давление
вакуума. Другим предполагаемым кандидатом является
«квинтэссенция» — неизведанное ранее сверхслабое
поле, якобы проходящее через всю Вселенную. Также
имеются и другие возможные кандидаты, но не один из
них на данный момент так и не поспособствовал
получению точного ответа на вопрос: что же такое
темная энергия? Но уже сейчас понятно, что темная
энергия представляет собой что-то совершенно
сверхъестественное, оставаясь главной загадкой
фундаментальной физики XXI века.

14. Темная энергия

15. Темная энергия

Ее главное отличие от темной материи –
неспособность собираться в сгустки. Энергия
заполняет полностью Вселенную. Имеет
отрицательное давление и была введена, чтобы
объяснить расширение с ускорением матмодели
Вселенной. Темная энергия имеет
антигравитацию, так как разгоняет галактики по
разные стороны. Ученые предполагают что это
либо вакуум, либо новейшее сверхслабое поле,
но полностью еще не разгадали эту загадку.

16.

Опубликованное в 2012 году исследование движения
более 400 звёзд, расположенных на расстояниях до 13
000 световых лет от Солнца, не нашло свидетельств
присутствия тёмной материи в большом объёме
пространства вокруг Солнца. Согласно предсказаниям
теорий, среднее количество тёмной материи в
окрестности Солнца должно было составить примерно
0,5 кг в объёме Земного шара. Однако измерения дали
значение 0,00±0,06 кг тёмной материи в этом объёме.
Это означает, что попытки зарегистрировать тёмную
материю на Земле, например, при редких
взаимодействиях частиц темной материи с «обычной»
материей, вряд ли могут быть успешными.

17. Классификация тёмной материи.

Ключевое предположение приводимой ниже
классификации состоит в том, что частицы ТМ
находились в термодинамическом равновесии с
частицами космической плазмы на ранних
стадиях эволюции Вселенной.

18. Обнаружение.

Основная трудность при поиске частиц тёмной материи
заключается в том, что все они электрически
нейтральны. Имеются два варианта поиска: прямое и
косвенное. При прямом поиске изучаются следствия
взаимодействия этих частиц с электронами или
атомными ядрами с помощью наземной аппаратуры.
Косвенные методы основаны на попытках обнаружения
потоков вторичных частиц, которые возникают,
например, благодаря аннигиляции солнечной или
галактической тёмной материи.
Непосредственное изучение распределения тёмной
материи в скоплениях галактик стало возможным после
получения их высокодетализированных изображений в
1990-х годах.

19. Темная материя

В определенный момент времени температура
упала настолько, что среднее время пролета
частиц ТМ в плазме превысило хаббловское
(реакция «заморозилась»), и взаимодействия с
барионным веществом прекратились. В
зависимости от температуры, при которой это
произошло, ТМ делят на «горячую»,
«холодную» и «теплую».

20. Темная материя

21.

22. Теория Шеррера и Хо.

По теории Шеррера и Хо анапольные частицы
темной материи, в отличие от обычных частиц,
взаимодействуют с электромагнитным полем только
тогда, когда они движутся. Чем больше их скорость,
тем сильнее взаимодействие. По этой причине
анаполи должны были активно участвовать в
электромагнитных взаимодействиях на ранних
этапах существования Вселенной и становиться все
менее активными по мере ее расширения и
охлаждения.
.

23. Темная материя

Доказательством того, что темная материя существует во Вселенной,
является ее тяжесть. Каждая из частей последней притягиваются друг
к другу. Это позволило ученым установить показатели сил
гравитации и выявить значительный дисбаланс в параметрах, что и
подтверждает существование невидимой материи.

24. Темная материя

25. Темная материя и энергия

26. Темная материя

27. Темная материя

28. Темная материя

29. Темная энергия

30. Темная энергия

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37. Темная материя

На сегодня наиболее
наглядным
подтверждением
существования темной
материи служит
скопление Пули – два
сталкивающихся между
собой скопления
галактик. Именно
явление
гравитационного
линзирования дало
ученым основания
полагать, что темная
материя действительно
существует.

38. Темная материя

Самое главное – обнаружить частицу, из которой
состоит темная матеря. Это сделать достаточно
сложно, учитывая, что ученые даже не
представляют, из чего она может состоять. Есть
несколько гипотетических частиц,
претендующих на эту роль (типа вимпов или
нейтролино). Хочется верить, что рано или
поздно эти частицы будут обнаружены. Как
бозон Хиггса, долгое время считавшийся
гипотетическим, и открытый только спустя 48
лет после его предсказания.