Израильский ученый подтвердил существование «темной материи»

Новые свидетельства существования «темной материи» во Вселенной могут помочь разгадать одну из величайших тайн современной науки. Исследование, которое опубликовал профессор Тель-Авивского университета, астрофизик Раанан Баркана, содержит новую информацию о возможных характеристиках одного из основных, но мало изученных «строительных блоков» Вселенной.

Движение галактик в космическом пространстве невозможно объяснить воздействием сил и частиц, которые мы можем наблюдать и которые доступны нашему пониманию. Согласно сегодняшним представлениям ученых, поведение Вселенной можно объяснить воздействием 4.9 процентов материи и энергии, о которых мы знаем; 26-ю процентов материи, о которой мы не знаем – это и есть так называемая «темная материя» — и 69-ю процентов энергии, о которой мы не знаем. Ее называют «темная энергия».

В статье, опубликованной в престижном журнале Nature, профессор Баркана сообщает, как группа астрономов во главе с профессором Джаддом Боуменом из Аризонского университета, пытаясь с помощью космических радиосигналов обнаружить самые ранние звезды во Вселенной, неожиданно «наткнулась» на «темную материю».

«Радиосигнал, записанный с использованием нового радиотелескопа EDGES в Австралии, является доказательством взаимодействия между нормальной материей — и «темной материей» в ранней Вселенной», — пишет Баркана. Это открытие — первое прямое доказательство существования «темной материи». Оно показывает, что «темная материя» состоит из частиц с малой массой и может взаимодействовать с другими формами материи.

Возраст радиосигнала оценивается в 180 миллионов лет после Большого взрыва, который создал нашу Вселенную около 13,7 миллиардов лет назад.

«Мы кое-что знаем о химических элементах, из которых состоят земля, а также солнце и другие звезды, — говорит Баркана. — Но большая часть материи во Вселенной невидима, она известна как «темная материя». Существование ее определяется присущей ей мощной гравитацией, но мы понятия не имеем, что это за вещество. И потому «темная материя» остается одной из величайших тайн физики».

В настоящий момент ученые располагают самыми предварительными результатами. Они требуют многих лет работы, но, если эта тема получит развитие, они изменят наши представления о «темной материи», в частности, и о Вселенной в целом, а также смогут привести к возникновению новых направлений в науке.

Ученые искали ключи к пониманию «темной материи», начиная с 1970-х годов, но до сих пор не находили доказательств ее существования. Считалось, что «темная материя» не взаимодействует с известными нам частицами и материями, включая свет. «Темную материю» нельзя увидеть непосредственно, в отличие от окружающего нас физического мира, включая звезды и галактики. К выводу о существовании невидимой «темной материи», составляющей значительную часть нашей Вселенной, астрономы пришли на основе теоретических рассчетов.

Боумен и его коллеги обнаружили радиоволновый сигнал с частотой 78 мегагерц, что во многом соответствовало ожиданиям. Но он был намного сильнее, чем прогнозировалось, что указывает на то, что изначальный газ был холоднее, чем предполагалось: около -263 градуса по Цельсию, то есть на 10 градусов выше абсолютного нуля.

Вклад Баркана заключался в предложении, что газ охлаждался через взаимодействие водорода с холодной «темной материей» задолго до образования первых звезд. Он пишет, что это поглощение можно объяснить «комбинацией излучения первых звезд и избыточным охлаждением космического газа, вызванным его взаимодействием с «темной материей».

Физики предполагали, что любые такие частицы «темной материи» будут тяжелыми — но открыли частицы с малой массой. Опираясь на анализ радиосигнала, Баркана утверждает, что частица «темной материи» не тяжелее массы протонов. «Уже это одно может изменить направление в исследованиях «темной материи», — говорит он.

Идо Эфрати, «ХаАрец», М.Р. 

Фотоиллюстрация: обсерватория в горах Чили. Фото: Моше Гилад.