Spørgsmålet om universets oprindelse, dets fortid og fremtid har bekymret folk siden umindelige tider. I mange århundreder er teorier opstået og afkræftet, der giver et billede af verden baseret på kendte data. Et grundlæggende chok for den videnskabelige verden var Einsteins relativitetsteori. Hun ydede også et stort bidrag til at forstå de processer, der danner universet. Relativitetsteorien kunne dog ikke hævde at være den ultimative sandhed, som ikke kræver nogen tilføjelser. Forbedring af teknologier gjorde det muligt for astronomer at gøre tidligere utænkelige opdagelser, der krævede en ny teoretisk base eller en betydelig udvidelse af eksisterende bestemmelser. Et sådant fænomen er mørkt stof. Men først og fremmest.
tilfælde af svundne dage
For at forstå udtrykket "mørk stof" lad os gå tilbage til begyndelsen af forrige århundrede. På det tidspunkt dominerede ideen om universet som en stationær struktur. I mellemtiden antog den generelle relativitetsteori (GR), at tiltrækningskraften før eller siden ville føre til "klæbning" af alle rumobjekter til en enkelt kugle, det ville ske sådan herkaldet gravitationssammenbrud. Der er ingen frastødende kræfter mellem rumobjekter. Gensidig tiltrækning kompenseres af centrifugalkræfter, der skaber en konstant bevægelse af stjerner, planeter og andre kroppe. På denne måde opretholdes balancen i systemet.
For at forhindre universets teoretiske sammenbrud introducerede Einstein en kosmologisk konstant - en værdi, der bringer systemet til den nødvendige stationære tilstand, men som samtidig faktisk er opfundet uden nogen åbenlys grund.
Udvidende univers
Beregningerne og opdagelserne af Friedman og Hubble har vist, at der ikke er behov for at overtræde de harmoniske ligninger for generel relativitet ved hjælp af en ny konstant. Det er blevet bevist, og i dag er dette faktum praktisk t alt hævet over enhver tvivl, at universet udvider sig, det havde engang en begyndelse, og der kan ikke være tale om stationaritet. Yderligere udvikling af kosmologi førte til fremkomsten af big bang-teorien. Hovedbekræftelsen af de nye antagelser er den observerede stigning i afstanden mellem galakser med tiden. Det var målingen af hastigheden for fjernelse fra hinanden af naborumssystemer, der førte til dannelsen af hypotesen om, at der er mørkt stof og mørk energi.
Data er ikke i overensstemmelse med teori
Fritz Zwicky i 1931, og derefter Jan Oort i 1932 og i 1960'erne, t alte massen af stoffet i galakser i en fjern hob og dens forhold til hastigheden af deres fjernelse fra hinanden. Fra tid til anden kom videnskabsmænd til de samme konklusioner: denne mængde stof er ikke nok til, at tyngdekraften skabt af den kan holdesammen galakser, der bevæger sig med så høje hastigheder. Zwicky og Oort foreslog, at der er en skjult masse, universets mørke stof, som ikke tillader rumobjekter at spredes i forskellige retninger.
Hypotesen blev dog først anerkendt af den videnskabelige verden i halvfjerdserne, efter offentliggørelsen af resultaterne af Vera Rubins arbejde.
Hun byggede rotationskurver, der tydeligt demonstrerer afhængigheden af bevægelseshastigheden for stoffet i galaksen af afstanden, der adskiller den fra systemets centrum. I modsætning til teoretiske antagelser viste det sig, at stjernernes hastigheder ikke falder, når de bevæger sig væk fra det galaktiske centrum, men stiger. En sådan opførsel af armaturerne kunne kun forklares ved tilstedeværelsen af en halo i galaksen, som er fyldt med mørkt stof. Astronomi står således over for en fuldstændig uudforsket del af universet.
Egenskaber og sammensætning
Mørk denne slags stof kaldes, fordi den ikke kan ses på nogen eksisterende måde. Dets tilstedeværelse genkendes af et indirekte tegn: mørkt stof skaber et gravitationsfelt, uden at det udsender fuldstændig elektromagnetiske bølger.
Den vigtigste opgave, der opstod for videnskabsmænd, var at få et svar på spørgsmålet om, hvad denne sag består af. Astrofysikere forsøgte at "fylde" det med det sædvanlige baryonstof (baryonstof består af mere eller mindre undersøgte protoner, neutroner og elektroner). Den mørke glorie af galakser omfattede kompakte, svagt udstrålende stjerner af typenbrune dværge og enorme planeter tæt på Jupiter i masse. Disse antagelser har dog ikke stået til granskning. Baryonstof, velkendt og kendt, kan således ikke spille en væsentlig rolle i den skjulte masse af galakser.
I dag leder fysikken efter ukendte komponenter. Den praktiske forskning af videnskabsmænd er baseret på teorien om supersymmetri af mikrokosmos, ifølge hvilken der for hver kendt partikel er et supersymmetrisk par. Det er dem, der udgør mørkt stof. Der er dog endnu ikke opnået beviser for eksistensen af sådanne partikler, måske er dette et spørgsmål for den nærmeste fremtid.
Mørk energi
Opdagelsen af en ny type stof afsluttede ikke de overraskelser, som universet havde forberedt for videnskabsmænd. I 1998 havde astrofysikere endnu en chance for at sammenligne teoriernes data med fakta. Dette år var præget af eksplosionen af en supernova i en galakse langt fra os.
Astronomer målte afstanden til den og var yderst overraskede over de opnåede data: stjernen blussede meget længere op, end den burde have været ifølge den eksisterende teori. Det viste sig, at universets udvidelseshastighed stiger med tiden: nu er den meget højere, end den var for 14 milliarder år siden, da big bang angiveligt fandt sted.
Som du ved, skal den overføre energi for at accelerere kroppens bevægelse. Den kraft, der får universet til at udvide sig hurtigere, er blevet kendt som mørk energi. Dette er ikke mindre mystisk del af kosmos end mørkt stof. Det vides kun, at det er karakteristiskensartet fordeling i hele universet, og dets indvirkning kan kun registreres ved enorme kosmiske afstande.
Og igen den kosmologiske konstant
Mørk energi har rystet big bang-teorien. En del af den videnskabelige verden er skeptisk over for muligheden for et sådant stof og accelerationen af ekspansion forårsaget af det. Nogle astrofysikere forsøger at genoplive den glemte Einsteins kosmologiske konstant, som igen fra kategorien en stor videnskabelig fejl kan gå ind i antallet af arbejdshypoteser. Dens tilstedeværelse i ligningerne skaber anti-tyngdekraft, hvilket fører til en acceleration af ekspansion. Nogle af konsekvenserne af tilstedeværelsen af den kosmologiske konstant stemmer dog ikke overens med observationsdataene.
I dag er mørkt stof og mørk energi, som udgør det meste af stoffet i universet, mysterier for videnskabsmænd. Der er ikke noget enkelt svar på spørgsmålet om deres natur. Desuden er det måske ikke den sidste hemmelighed, som rummet holder for os. Mørkt stof og energi kan blive tærsklen for nye opdagelser, der kan ændre vores forståelse af universets struktur.
