Караңгы материя деген эмне?
Астрономияда жана космологияда окумуштуулардын арасында тынчсызданууну да, толкунданууну да жараткан бир нече кубулуштар бар; алардын бири - "караңгы материя" түшүнүгү. Бул термин илимий фантастикалык тасмадан же кутум романынан алынгандай угулушу мүмкүн, бирок караңгы материя - бул биздин ааламга терең таасир этүүчү физикалык чындык. Бул макала караңгы материя деген эмне экенин, аны кантип ачканыбызды жана бул түшүнүк эмне үчүн космосту түшүнүүбүз үчүн абдан маанилүү экенин изилдөөгө багытталган.
Караңгы материя деген эмне?
Караңгы материя – жарык сыяктуу электромагниттик нурланууну чыгарбаган же өз ара аракеттенбеген материянын бир түрү. Ошондуктан, аны кадимки телескоптор менен көрүүгө болбойт. Бул материя "караңгы" деп аталат, анткени ал караңгылык менен капталган эмес, салттуу оптикалык аспаптар менен түздөн-түз аныктоого мүмкүн эмес. Бирок, көрүнбөгөнүнө карабастан, караңгы материянын бар экендигин жылдыздар жана галактикалар сыяктуу кадимки материяга тартылуу күчү аркылуу аныктоого болот.
Караңгы материянын ачылыш тарыхы
Караңгы материя түшүнүгү биринчи жолу 20-кылымдын башында сунушталган. 1930-жылдары астроном Фриц Цвики кластерлердеги (галактикалардын топтору) галактикалар массасы көрүнбөй тургандай тездик менен кыймылдап жатканын байкаган. Эгерде биз көрө алган нерсе масса гана болсо, кластерлер бөлүнүп жатышы керек эле. Звики бул жоголгон массаны немис тилинде "данкл матери" же караңгы материя деп атаган.
Бул ачылыш кийинчерээк 1970-жылдары Вера Рубин жана Кент Форд тарабынан тастыкталган, алар галактикалардын сырткы четтериндеги жылдыздардын айлануу ылдамдыгы галактикалык борбордон алыстаган сайын азайбай турганын аныкташкан. Ньютондун тартылуу мыйзамына ылайык, кошумча тартылуу күчүн көрсөткөн жашыруун масса болбосо, айлануу ылдамдыгы алыстаган сайын азайышы керек. Бул кара заттын бар экендигинин күчтүү далилин камсыз кылган "айлануу ылдамдыгынын чеги" же "жалпак" айлануу ийри сызыгы.
Караңгы материянын бар экендигинин далилдери
1. Галактиканын айлануу ылдамдыгы
Жогоруда айтылгандай, галактикалардын айлануу ылдамдыгындагы аномалиялар караңгы заттын бар экендигинин эң күчтүү далилдеринин бири болуп саналат. Караңгы затсыз, көрүнгөн массанын бөлүштүрүлүшү байкалган айлануу ылдамдыктарын түшүндүрө албайт.
2. Гравитациялык линза
Гравитациялык линзалануу кубулушу - жарыктын жолунда жайгашкан галактикалар же галактика кластерлери сыяктуу топтолгон массалар тарабынан пайда болгон алыскы объектилерден жарыктын ийилиши. Гравитациялык линзаланууга байкоо жүргүзүү бул эффектти пайда кылган масса көрүнгөндөн алда канча чоң экенин көрсөтүп турат.
3. Космостук фон микротолкундуу меш (CMB)
CMB – бул ааламды каптаган Чоң жарылуудан калган нурлануу. CMBдеги өзгөрүүлөр алгачкы ааламдагы заттын жана энергиянын таралышы жөнүндө маанилүү маалымат берет. WMAP жана Planck сыяктуу спутниктерден алынган маалыматтар заттын көпчүлүк бөлүгү электромагниттик нурлануу менен өз ара аракеттенишпей турганын көрсөтүп турат, бул дагы бир жолу караңгы заттын бар экенин билдирет.
Караңгы материя жөнүндөгү теориялар
Бул далилдер ааламды толтуруп турган укмуштуудай оор, бирок көрүнбөгөн нерсенин бар экенин дайыма көрсөтүп турат. Бирок, караңгы материянын так табияты табышмак бойдон калууда. Караңгы материя эмне экенин түшүндүрүү үчүн бир нече теориялар бар:
1. Караңгы заттын бөлүкчөлөрү
Бир негизги теория - караңгы материя азырынча аныктала элек бөлүкчөлөрдөн турат. Бул категориядагы алдыңкы талапкерлер - алсыз өз ара аракеттенүүчү массивдүү бөлүкчөлөр (WIMP) жана аксиондор. WIMP - бул тартылуу күчү жана алсыз ядролук күч аркылуу гана өз ара аракеттенүүчү теориялык бөлүкчөлөр, ал эми аксиондор - бөлүкчөлөр физикасынын стандарттык моделиндеги кээ бир маселелерди чечүү үчүн сунушталган өтө жеңил бөлүкчөлөр.
2. Тартылуу күчү мыйзамынын модификациясы
Дагы бир, алда канча талаштуу альтернатива - караңгы материя таптакыр жок, бирок өзгөртүүнү талап кылган нерсе - бул биз азыркы учурда түшүнгөн тартылуу мыйзамы. Модификацияланган Ньютон динамикасы (MOND) жана тензор-вектор-скалярдык тартылуу теориясы (TeVeS) сыяктуу теориялар караңгы материянын кереги жок галактикалардын айлануу ылдамдыктарын түшүндүрүү үчүн тартылуу мыйзамын кайра карап чыгууга аракет кылышат.
3. МАЧОлор
MACHOлор же массивдүү компакттуу гало объектилери – бул кара тешиктер, нейтрон жылдыздары жана күрөң эргежээлдер деп аталган "иштебей калган" планеталар сыяктуу аз жарык чыгаруучу өтө тыгыз объектилер. Бирок, байкоолор көрсөткөндөй, MACHOлор гравитациялык аномалияларды чечүү үчүн зарыл болгон караңгы заттын көлөмүн түшүндүрүүгө жетишсиз.
Караңгы материя эмне үчүн маанилүү?
Караңгы материянын заманбап космологиядагы маанисин баалабай коюуга болбойт. Караңгы материя ааламдагы галактикалар жана галактика кластерлери сыяктуу ири түзүлүштөрдүн пайда болушуна жана эволюциясына таасир этет. Караңгы материя болбогондо, галактикалар пайда болмок эмес же жок дегенде бүгүнкүдөй сакталып калмак эмес.
1. Ааламдын түзүлүшү: Караңгы материя космосту курууда "болот каркас" катары кызмат кылат жана биз байкаган түзүлүштөрдүн пайда болушу үчүн зарыл болгон гравитациялык тартылуу күчүн камсыз кылат.
2. Тереңирээк түшүнүү: Караңгы материя эмне экенин ачуу бөлүкчөлөр физикасы боюнча жаңы түшүнүктөрдү ачышы мүмкүн, ал тургай физиканын жаңы мыйзамдарынын өнүгүшүнө алып келиши мүмкүн.
3. Ааламдын эволюциясы: Караңгы материя ааламдын Чоң жарылуудан кийинки баштапкы абалынан азыркы формасына кантип эволюцияланганын түшүнүүгө мүмкүндүк берет.
Келечектеги кыйынчылыктар жана келечек
Караңгы затты изилдөө көптөгөн кыйынчылыктарга туш болууда. Анын жарык менен өз ара аракеттенбеши аны аныктоону өтө кыйындатат. Караңгы заттын бөлүкчөлөрүн татаал бөлүкчө детекторлорун колдонуу менен кармоо үчүн көптөгөн эксперименттер жүргүзүлдү, бирок азырынча жыйынтыктар белгисиз.
Келечекте, Чоң Адрон Коллайдери (LHC) жана Өркүндөтүлгөн LIGO гравитациялык толкун обсерваториясы сыяктуу жаңы аспаптар караңгы материянын табияты жана бар экендиги жөнүндө кошумча маалыматтарды берет деп күтүлүүдө. Ар кандай космостук агенттиктер тарабынан иштелип чыккан келечектеги миссиялар бизди бул улуу сырды түшүнүүгө жакындата турган жаңы маалыматтарды да бериши мүмкүн.
Корутунду
Караңгы материя ааламдын түзүлүшүнүн эң сонун бөлүгү болуп саналат жана галактикалардын жана башка ири түзүлүштөрдүн динамикасында жана эволюциясында чечүүчү ролду ойнойт. Аны түз көрүүгө мүмкүн болбосо да, анын бар экендиги көптөгөн астрономиялык кубулуштарда байкалган гравитациялык таасирлери аркылуу көрсөтүлөт. Уланып жаткан изилдөөлөр жана эксперименттер менен биз бир күнү караңгы материя эмне экенин жана анын ааламга кандай таасир этерин толук түшүнүүгө үмүттөнөбүз. Ал убакка чейин караңгы материя адамзат тарабынан чечиле турган эң кызыктуу сырлардын бири бойдон калууда.
