Темная материя подчиняется законам гравитации: новое подтверждение от международных астрофизиков
Темная материя — один из самых загадочных компонентов нашей Вселенной. Она не взаимодействует со светом и другими формами электромагнитного излучения, а значит, ее невозможно «увидеть» напрямую. Единственный способ изучать темное вещество — наблюдать его гравитационное влияние на видимую материю. Однако вопрос о том, подчиняется ли темная материя законам гравитации в масштабах всей Вселенной, оставался открытым. Недавнее исследование международной команды ученых впервые дало на него однозначный ответ.
Темная материя и четыре фундаментальных взаимодействия
Обычное вещество состоит из атомов, а атомы — из протонов, нейтронов и электронов. Эти частицы взаимодействуют через четыре известные фундаментальные силы: гравитационную, электромагнитную, сильную и слабую ядерные. Поведение темной материи относительно этих взаимодействий почти неизвестно. Ученые давно предполагают, что она может подчиняться исключительно гравитации, но возможность существования пятой, пока не известной силы, оставалась предметом научных споров.
Чтобы проверить это, исследователи из Женевского университета (Швейцария) решили наблюдать, как темная материя ведет себя в космических гравитационных «ямках» — областях пространства, где массивные тела искривляют ткань пространства-времени. Чем массивнее объект, тем глубже гравитационная яма, тем сильнее его влияние на окружающую материю.
Методика наблюдения: галактики как маркеры
Команда ученых сравнила скорость движения галактик с глубиной гравитационных ям. Как пояснил Камиль Бонвен, один из участников исследования:
«Если темная материя подчиняется только гравитации, галактики, состоящие преимущественно из нее, будут падать в ямы так же, как обычная материя. Если же существует пятое взаимодействие, движение галактик будет отличаться от предсказаний гравитации.»
Используя современные космологические данные, исследователи пришли к выводу: темная материя действительно подчиняется законам гравитации и «падает» в гравитационные ямы аналогично обычной материи.
Что это значит для поиска пятой силы
Хотя результаты исследования не выявили признаков пятого фундаментального взаимодействия, ученые отмечают, что его существование полностью исключить нельзя. Настасья Гримм, руководитель группы из Портсмутского университета (Великобритания), уточнила:
«Если пятая сила существует, она не может превышать 7% силы гравитации — иначе ее влияние уже проявилось бы в наших данных».
Таким образом, исследование уточняет свойства темной материи и сужает границы возможного существования новых фундаментальных сил.
Вклад новых экспериментов в изучение темной материи
Данные будущих наблюдательных проектов, таких как LSST (Large Synoptic Survey Telescope) и DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), позволят астрофизикам еще глубже изучить поведение темной материи и проверить существующие модели с высокой точностью.
Темная материя и теория галактик
Теория темной материи — не единственная гипотеза, объясняющая движение галактик. В научном сообществе продолжаются дискуссии о том, какие модели более верны. Недавний анализ движения звезд в 12 маленьких и тусклых галактиках подтвердил предсказания теории темной материи, укрепляя позиции ученых, которые считают ее основным компонентом структуры Вселенной.
Новое исследование позволяет говорить о том, что в космологических масштабах темная материя подчиняется законам гравитации, как и обычная материя. Это важный шаг в понимании природы самой загадочной субстанции Вселенной и сужает пространство для поиска потенциальных новых взаимодействий, которые могли бы изменить представление о фундаментальных законах природы.
Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что учёные приблизили возможность дожить до 150 лет: открытие в области трансплантации органов
