Спиралевидное ответвление от одной из галактик, заснятое «Хабблом». Может быть, там и рождается темная энергия?
Группе ученых впервые удалось экспериментально обнаружить следы, по-видимому, частиц загадочной темной материи, из которой состоит примерно 25—30 процентов нашей Вселенной. Об этом сенсационном результате рассказал непосредственный участник экспериментов директор Научно-исследовательского института ядерной физики (НИИЯФ) МГУ профессор Михаил Панасюк.
Об этом пишет журнал «Эхо планеты».
Как напомнил ученый, предваряя рассказ об открытии изложением существующих представлений в этой области, согласно им, в частности известной теории Калуцы-Клейна, темная материя, проявляющаяся только через гравитацию, состоит из частиц, которые практически не взаимодействуют с обычной материей. Однако при своей аннигиляции они порождают электроны огромной — в сотни миллиардов электронвольт — энергии.
«Именно такие электроны удалось обнаружить в составе бомбардирующих Землю космических лучей прибору ATIC. Он был установлен на высотном аэростате, летавшем над Антарктидой на высоте 35 километров», — пояснил Панасюк. Ученый также отметил, что, согласно законам физики, электроны с такой энергией не могут пролетать большие, по космическим меркам, расстояния, поскольку тормозятся существующими во Вселенной магнитными полями. «Как показали расчеты, — продолжил глава НИИЯФ, — источник этих электронов — предположительно облако или сгусток темной материи — должен располагаться буквально на «заднем дворе» нашей Солнечной системы, всего в «каких-то» 3 тысячах световых лет от Солнца».
Вместе с тем, по словам моего собеседника, «приведенное объяснение появления таких высокоэнергетичных электронов не является единственным. Не исключено, что «рядом» с нами расположился весьма экзотический объект типа пульсара, небольшой черной дыры или остатков взрыва сверхновой звезды. Все они способны разогнать электроны до таких энергий.
«Однако с выяснением истины придется подождать, — констатировал ученый. — Дело в том, что прибор ATIC не может определить координаты источника электронов, но в недалеком будущем, возможно, это сделает американский орбитальный гамма-телескоп «Ферми».
Рассказывая о проведенных трех экспериментах, Панасюк пояснил, что благодаря особенностям общей циркуляции атмосферы нашей планеты над Антарктидой ежегодно в декабре — начале января образуется характерный атмосферный вихрь, в воздушные потоки которого и запускался высотный аэростат, летавший затем там в течение нескольких недель. «Из выполненных в течение трех лет трех полетов два оказались успешными, а в одном — нас постигла неудача, поскольку в аэростате образовалась дыра, и он упал».
Ученый также сообщил, что «в общей сложности в интернациональной команде помимо американцев и ученых других стран участвовали шестеро сотрудников НИИЯФ, где был изготовлен важнейший узел прибора — полупроводниковая матрица-детектор частиц».
К этому остается добавить, что подробное описание экспериментов и полученных результатов можно найти в статье, опубликованной интернациональной командой ученых 20 ноября в одном из самых престижных и авторитетных научных изданий — журнале «Нейчур».
Думаю, не лишним будет напомнить нашим читателям о том, что во Вселенной на обычное или барионное вещество, из которого состоят звезды, планеты да и мы сами, приходится всего 3—4 процента массы. Практически все остальное — это такая экзотика, как темная материя и темная энергия, представляющая собой даже еще более загадочную субстанцию. В нашей галактике Млечный Путь, по оценкам ученых, обычного вещества примерно в 10 раз меньше, чем темного вещества, или темной материи, как его иногда называют. Оно образует мощную невидимую корону, или гало, вокруг диска нашей галактики.
Впервые гипотеза о присутствии этой субстанции была высказана еще в 30-е годы прошлого века швейцарским астрономом и физиком Фрицем Цвикки. Изучая динамику скопления галактик, он сумел доказать, что видимого вещества катастрофически не хватает, чтобы его гравитационное поле при наблюдаемой скорости движения галактик не дало им разлететься из скопления. Это и была исходная точка долгой и пока не завершенной истории темного вещества. Пока ученые так и не смогли выяснить физическую природу его носителей, в число которых входят и гипотетические элементарные частицы с массой меньшей, чем у электрона, и столь же гипотетические весьма массивные элементарные частицы, которые примерно в тысячу раз превосходят протон или нейтрон по своей массе, и звезды-карлики, и черные дыры с массой больше солнечной, и т.д.
Единственное, что достаточно надежно известно о темном веществе, так это то, что оно, скорее всего, не содержит протонов и нейтронов. Как бы там ни было, но ученые предполагают, что эта загадка будет решена в ближайшие годы, а может быть, мы уже являемся свидетелями того, как при активном участии российских физиков прорисовывается решение этой тайны природы.
Что же касается порождающей всемирное антитяготение темной энергии, которую часто связывают с особым космическим вакуумом и на которую приходится примерно 65—70 процентов массы Вселенной, то здесь ситуация несравненно хуже в том смысле, что понятного еще меньше. Эта загадочная субстанция была открыта в 1998—1999 годах двумя группами астрономов, насчитывающими в общей сложности около 100 человек, которые изучали вспышки далеких сверхновых звезд особого типа. Наблюдения велись и с помощью орбитального космического телескопа «Хаббл», и с помощью мощных наземных телескопов. Все минувшие годы физики не перестают спорить о свойствах и влиянии темной энергии. Когда в этом споре будет поставлена последняя точка, никто предсказать не берется. Причем физическая природа и микроскопическая структура темной энергии остаются совершенно неизвестными.
Пожалуй, то немногое, что сейчас установлено достаточно надежно, заключается в том, что темная энергия является главным «игроком» в нашем мире. Когда-то давно, когда наша Вселенная была молодой, в ней безгранично царило тяготение, но когда ее возраст перевалил за 6—8 миллиардов лет, антитяготение взяло реванш и теперь уже никогда не уступит своих позиций. Как сейчас считается, теперь галактики будут разбегаться все быстрее и быстрее, удаляясь друг от друга и все слабее и слабее влияя на свойства пространства-времени, а влияние космического вакуума будет становиться все более значительным.
Конечно, существуют еще несколько оказывающих воздействие компонентов, в частности, присутствующие во Вселенной излучение и нейтрино. Но их влияние фактически ничтожно. Насколько это все верно, покажут только время и совместные усилия ученых разных стран.
Кстати
Американцы не хотят отставать
Американское космическое агентство НАСА и Министерство энергетики США подписали меморандум о намерениях относительно подготовки совместной миссии по темной энергии.
Речь идет о создании первой обсерватории на околоземной орбите, которая займется исключительно исследованием природы темной материи.
Как заявил Джон Морс, директор отдела астрофизики НАСА, эта задача – «самый большой вызов физикам и астрономам сегодня». По его словам, обсерватория предоставит уникальную возможность в поисках ответа на вопрос, как сформировалась Вселенная, в которой мы живем.
Ученые надеются, что благодаря совместной миссии по темной энергии им удастся получить детальную информацию, которая помогла бы понять, как возникают галактики и как они приобретают свою массу. Имеется в виду расширение тех знаний, которые связаны с важнейшим открытием последнего десятилетия – выводом о том, что Вселенная расширяется с ускорением.
