понять все о тайнах темной материи и темной энергии

Космический телескоп Euclid, покинувший Землю 1 июля, достиг пункта назначения в понедельник, 31 июля, в 1,5 миллионах километров от нашей планеты. Он не терял времени даром и передал свои первые тестовые изображения ученым. Его цель — изучение темной материи и темной энергии, составляющих более 95% Вселенной, но остающихся загадкой для ученых.

Эти два элемента отличаются от обычной материи, из которой состоит все, что мы можем наблюдать: например, наше тело, звезды или планеты. Он будет составлять немногим менее 5% Вселенной. Темная материя и темная энергия невидимы, но ученые предполагают их существование из-за необъяснимых явлений в космосе.

► Темная материя, спасительница галактик

Темная материя будет составлять 26,8% Вселенной, что в шесть раз больше массы видимой материи. Ученые убеждены в его существовании, потому что галактики вращаются так быстро, что гравитации, создаваемой планетами и звездами, из которых они состоят, должно быть недостаточно, чтобы удерживать их вместе.

Как же тогда объяснить, что эти галактики давно не уничтожались? Ответ ученых заключается в существовании неизвестной, так называемой «темной» материи, которая придает этим вращающимся скоплениям звезд дополнительную массу, необходимую для сохранения их целостности. Впервые эту гипотезу выдвинул швейцарский астроном Фриц Цвикки в 1930-х годах.

В отличие от обычной материи темная материя не отражает свет, поэтому ее очень трудно обнаружить. Только благодаря его гравитационному эффекту ученые смогли выдвинуть гипотезу о его существовании. Однако в настоящее время они не в состоянии понять, что именно его составляет.

► Темная энергия, в начале расширения Вселенной

Наконец, приходит главный компонент космоса, темная энергия, которая составляет 68,3% его содержания. Он будет играть преобладающую роль во Вселенной, поскольку будет отвечать за ее расширение.

Ученые знали с 1920-х годов, что Вселенная, в которой мы живем, расширяется. Астроном Эдвин Хаббл (1889-1953) отмечает, в частности, что скорость галактик, удаляющихся от Земли, тем выше, чем дальше они удаляются – наблюдение, которое стало законом Хаббла в 1929 году. Он также утверждает, что это не те галактики, которые удаляются но пространство-время, отделяющее нас от него, увеличивается.

Согласно теориям, разработанным в то время, и в частности теории большой взрыв, Вселенная расширялась с момента своего создания 13,8 миллиарда лет назад. Этот процесс, однако, обычно должен замедляться под действием силы тяжести. Другими словами, расширение Вселенной должно происходить все медленнее и медленнее.

Однако в 1998 году две исследовательские группы продемонстрировали, что свет, полученный от нескольких далеких сверхновых звезд, взорвавшихся в конце своей жизни, был слабее, чем ожидалось. Это означает, что эти звезды находятся дальше, чем должны быть. Поэтому ученые предполагают существование темной энергии, которая ускорит расширение Вселенной.

Как и в случае с темной материей, ученые продолжают задаваться вопросом о точном составе темной энергии.

► Как Евклид будет работать с этими двумя таинственными силами?

Для изучения темной материи телескоп Euclid будет использовать эффект гравитационной линзы. Этот термин описывает явление, при котором свет отклоняется под действием силы тяжести. Конкретно, если телескоп наблюдает деформированные галактики без видимой материи между ними и нами, ученые смогут утверждать, что именно темная материя ответственна за эту деформацию.

Для темной энергии Евклид составит карту строения Вселенной, что позволит изучить, как она расширилась. Тогда ученые смогут различать роль гравитации и темной энергии в этом процессе.