სამყაროს წარმოშობის, მისი წარსულისა და მომავლის საკითხი უხსოვარი დროიდან აწუხებს ადამიანებს. მრავალი საუკუნის განმავლობაში წარმოიქმნა და უარყო თეორიები, რომლებიც გვთავაზობენ სამყაროს სურათს ცნობილ მონაცემებზე დაყრდნობით. მეცნიერული სამყაროსთვის ფუნდამენტური შოკი იყო აინშტაინის ფარდობითობის თეორია. მან ასევე დიდი წვლილი შეიტანა იმ პროცესების გაგებაში, რომლებიც ქმნიან სამყაროს. ამასთან, ფარდობითობის თეორიას არ შეეძლო პრეტენზია იყოს საბოლოო ჭეშმარიტებაზე, რომელიც არ საჭიროებს რაიმე დამატებას. ტექნოლოგიების გაუმჯობესებამ ასტრონომებს საშუალება მისცა გაეკეთებინათ მანამდე წარმოუდგენელი აღმოჩენები, რაც მოითხოვდა ახალ თეორიულ ბაზას ან არსებული დებულებების მნიშვნელოვან გაფართოებას. ერთ-ერთი ასეთი ფენომენი ბნელი მატერიაა. მაგრამ პირველ რიგში.
გასული დღეების შემთხვევები
ტერმინი „ბნელი მატერიის“გასაგებად, დავუბრუნდეთ გასული საუკუნის დასაწყისს. იმ დროს დომინირებდა სამყაროს, როგორც სტაციონარული სტრუქტურის იდეა. იმავდროულად, ფარდობითობის ზოგადი თეორია (GR) ვარაუდობდა, რომ ადრე თუ გვიან მიზიდულობის ძალა გამოიწვევდა ყველა კოსმოსური ობიექტის ერთ ბურთში „ჩაყრას“, ეს ასე მოხდებოდა.გრავიტაციული კოლაფსი ეწოდება. კოსმოსურ ობიექტებს შორის არ არსებობს მოწინააღმდეგე ძალები. ურთიერთმიზიდულობა კომპენსირდება ცენტრიდანული ძალებით, რომლებიც ქმნიან ვარსკვლავების, პლანეტების და სხვა სხეულების მუდმივ მოძრაობას. ამ გზით, სისტემის ბალანსი შენარჩუნებულია.
სამყაროს თეორიული კოლაფსის თავიდან ასაცილებლად, აინშტაინმა შემოიღო კოსმოლოგიური მუდმივი - მნიშვნელობა, რომელიც სისტემას მიაქვს აუცილებელ სტაციონარულ მდგომარეობამდე, მაგრამ ამავე დროს რეალურად არის გამოგონილი, რომელსაც აშკარა საფუძველი არ აქვს.
სამყაროს გაფართოება
ფრიდმანისა და ჰაბლის გამოთვლებმა და აღმოჩენებმა აჩვენა, რომ არ არის საჭირო ზოგადი ფარდობითობის ჰარმონიული განტოლებების დარღვევა ახალი მუდმივის დახმარებით. დადასტურებულია და დღეს ეს ფაქტი პრაქტიკულად ეჭვგარეშეა, რომ სამყარო ფართოვდება, მას ოდესღაც ჰქონდა დასაწყისი და სტაციონარობაზე საუბარი არ შეიძლება. კოსმოლოგიის შემდგომმა განვითარებამ გამოიწვია დიდი აფეთქების თეორიის გაჩენა. ახალი ვარაუდების მთავარი დადასტურებაა გალაქტიკებს შორის მანძილის დაკვირვება დროთა განმავლობაში. ეს იყო მეზობელი კოსმოსური სისტემების ერთმანეთისგან მოცილების სიჩქარის გაზომვა, რამაც გამოიწვია ჰიპოთეზის ფორმირება, რომ არსებობს ბნელი მატერია და ბნელი ენერგია.
მონაცემები არ შეესაბამება თეორიას
ფრიც ცვიკი 1931 წელს, შემდეგ კი იან ოორტი 1932 წელს და 1960-იან წლებში ითვლიდნენ გალაქტიკების მატერიის მასას შორეულ გროვაში და მის თანაფარდობას მათი ერთმანეთისგან მოცილების სიჩქარესთან. დროდადრო მეცნიერები ერთნაირ დასკვნამდე მივიდნენ: მატერიის ეს რაოდენობა არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ მის მიერ შექმნილ გრავიტაციას შეეძლოს შეკავება.ერთად ასეთი დიდი სიჩქარით მოძრავი გალაქტიკები. ცვიკიმ და ოორტმა ვარაუდობენ, რომ არსებობს ფარული მასა, სამყაროს ბნელი მატერია, რომელიც არ აძლევს კოსმოსურ ობიექტებს სხვადასხვა მიმართულებით გაფანტვის საშუალებას.
თუმცა, ჰიპოთეზა მეცნიერულმა სამყარომ მხოლოდ სამოცდაათიან წლებში, ვერა რუბინის მუშაობის შედეგების გამოცხადების შემდეგ აღიარა.
მან ააშენა ბრუნვის მრუდები, რომლებიც ნათლად ასახავს გალაქტიკის მატერიის მოძრაობის სიჩქარის დამოკიდებულებას იმ მანძილზე, რომელიც მას სისტემის ცენტრიდან ჰყოფს. თეორიული ვარაუდების საპირისპიროდ, აღმოჩნდა, რომ ვარსკვლავების სიჩქარე გალაქტიკური ცენტრიდან მოშორებით კი არ მცირდება, არამედ იზრდება. მნათობების ასეთი ქცევა აიხსნება მხოლოდ გალაქტიკაში ჰალოს არსებობით, რომელიც სავსეა ბნელი მატერიით. ამრიგად, ასტრონომია სამყაროს სრულიად შეუსწავლელი ნაწილის წინაშე აღმოჩნდა.
თვისებები და შემადგენლობა
ამგვარ მატერიას სიბნელეს უწოდებენ, რადგან მისი დანახვა შეუძლებელია არსებული საშუალებებით. მისი არსებობა აღიარებულია არაპირდაპირი ნიშნით: ბნელი მატერია ქმნის გრავიტაციულ ველს და არ ასხივებს მთლიანად ელექტრომაგნიტურ ტალღებს.
ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანა, რომელიც წამოიჭრა მეცნიერთა წინაშე, იყო პასუხის მიღება კითხვაზე, რისგან შედგება ეს საკითხი. ასტროფიზიკოსები ცდილობდნენ მისი „შევსება“ჩვეულებრივი ბარიონის მატერიით (ბარიონის მატერია მეტ-ნაკლებად შესწავლილი პროტონებისგან, ნეიტრონებისა და ელექტრონებისაგან შედგება). გალაქტიკების ბნელი ჰალო მოიცავდა ამ ტიპის კომპაქტურ, სუსტად გამოსხივებულ ვარსკვლავებსყავისფერი ჯუჯები და უზარმაზარი პლანეტები მასით იუპიტერთან ახლოს. თუმცა, ეს ვარაუდები არ დადგა საფუძვლიანად. ამგვარად, ბარიონის მატერია, ნაცნობი და ცნობილი, ვერ ასრულებს მნიშვნელოვან როლს გალაქტიკების ფარულ მასაში.
დღეს ფიზიკა უცნობ კომპონენტებს ეძებს. მეცნიერთა პრაქტიკული კვლევა ეფუძნება მიკროკოსმოსის სუპერსიმეტრიის თეორიას, რომლის მიხედვითაც ყოველი ცნობილი ნაწილაკისთვის არის სუპერსიმეტრიული წყვილი. ეს არის ის, ვინც ქმნის ბნელ მატერიას. თუმცა, ასეთი ნაწილაკების არსებობის მტკიცებულება ჯერ არ მოიპოვება, შესაძლოა ეს უახლოესი მომავლის საქმეა.
ბნელი ენერგია
ახალი ტიპის მატერიის აღმოჩენამ არ დაასრულა სამყაროს მიერ მეცნიერებისთვის მომზადებული სიურპრიზები. 1998 წელს ასტროფიზიკოსებს ჰქონდათ კიდევ ერთი შანსი, შეედარებინათ თეორიების მონაცემები ფაქტებთან. ეს წელი აღინიშნა სუპერნოვას აფეთქებით ჩვენგან შორს გალაქტიკაში.
ასტრონომებმა გაზომეს მანძილი მასთან და უაღრესად გაკვირვებული დარჩნენ მიღებული მონაცემებით: ვარსკვლავი გაცილებით უფრო ააფეთქეს, ვიდრე უნდა ყოფილიყო არსებული თეორიის მიხედვით. აღმოჩნდა, რომ სამყაროს გაფართოების ტემპი დროთა განმავლობაში იზრდება: ახლა ის ბევრად აღემატება 14 მილიარდი წლის წინ, როცა დიდი აფეთქება მოხდა.
მოგეხსენებათ, რომ სხეულის მოძრაობა დააჩქაროს, მას სჭირდება ენერგიის გადაცემა. ძალა, რომელიც იწვევს სამყაროს უფრო სწრაფად გაფართოებას, ცნობილი გახდა, როგორც ბნელი ენერგია. ეს არანაკლებ იდუმალი ნაწილია კოსმოსში, ვიდრე ბნელი მატერია. ცნობილია მხოლოდ ის, რომ დამახასიათებელიაერთგვაროვანი განაწილება მთელ სამყაროში და მისი ზემოქმედება შეიძლება დარეგისტრირდეს მხოლოდ უზარმაზარ კოსმოსურ დისტანციებზე.
და ისევ კოსმოლოგიური მუდმივი
ბნელმა ენერგიამ შეარყია დიდი აფეთქების თეორია. მეცნიერული სამყაროს ნაწილი სკეპტიკურად უყურებს ასეთი ნივთიერების შესაძლებლობას და მის მიერ გამოწვეულ გაფართოების აჩქარებას. ზოგიერთი ასტროფიზიკოსი ცდილობს გააცოცხლოს მივიწყებული აინშტაინის კოსმოლოგიური მუდმივი, რომელიც კვლავ დიდი სამეცნიერო შეცდომის კატეგორიიდან შეიძლება გადავიდეს სამუშაო ჰიპოთეზების რაოდენობაში. მისი არსებობა განტოლებებში ქმნის ანტიგრავიტაციას, რაც იწვევს გაფართოების აჩქარებას. თუმცა, კოსმოლოგიური მუდმივის არსებობის ზოგიერთი შედეგი არ ეთანხმება დაკვირვების მონაცემებს.
დღეს ბნელი მატერია და ბნელი ენერგია, რომლებიც ქმნიან სამყაროს მატერიის უმეტეს ნაწილს, საიდუმლოებებია მეცნიერებისთვის. არ არსებობს ერთი პასუხი კითხვაზე მათი ბუნების შესახებ. უფრო მეტიც, ალბათ ეს არ არის უკანასკნელი საიდუმლო, რომელსაც სივრცე ინახავს ჩვენგან. ბნელი მატერია და ენერგია შეიძლება გახდეს ახალი აღმოჩენების ზღურბლი, რამაც შეიძლება შეცვალოს ჩვენი გაგება სამყაროს სტრუქტურის შესახებ.
