99 секретов астрономии

Изучая перемещение объектов во Вселенной, ученые еще в 20–30-х годах XX века заметили странное явление: некоторые галактики двигались с очень высокой скоростью и при этом их звезды не разлетались в разные стороны, хотя, по известным законам физики, должны были. Массы галактик было явно недостаточно для того, чтобы удержать такое количество звезд вместе. Поэтому было выдвинуто предположение, что, кроме видимых небесных объектов, существует какая-то невидимая материя. Масса этой материи и делает галактику достаточно «тяжелой» для того, чтобы она сохраняла устойчивость.

В 1960–1970-х годах астрономы вооружились более мощными приборами и обнаружили новые свидетельства существования неизвестной материи, которую назвали темной. Выяснилось, что если сложить массы всех звезд в любой галактике и сравнить с массой всей галактики в целом, то последняя будет больше. Значит, в галактиках есть невидимое массивное вещество.

Еще одно доказательство существования темной материи: звезды, расположенные на окраинах галактик, движутся практически с такой же скоростью, как звезды в центре. Хотя они должны двигаться медленнее, чтобы оставаться на своих орбитах, ведь по мере удаления от центра гравитация ослабевает. Было сделано предположение, что каждую галактику окружает невидимое гало, состоящее из темной материи и оказывающее гравитационное воздействие на звезды.

Получается, что темная материя действует подобно клею: она при помощи гравитации удерживает вместе звезды, галактики и скопления. Влияние темной материи на развитие и существование Вселенной еще недостаточно изучено, но понятно, что оно очень значительно.

Астрономия — наука загадок.

— Николай Лесков

№ 69 Фантастика или физика? Антиматерия

Антиматерия давно присутствует в фантастических книгах и фильмах, причем у нее довольно зловещая репутация: считается, что она могла бы уничтожить всю Вселенную. Так ли это?

Впервые ученые заговорили об античастицах в 30-х годах XX века, когда активно развивалась квантовая физика. Существование античастицы предсказал английский физик Поль Дирак. Он был уверен, что у каждой элементарной частицы, входящей в состав атома, должен быть зеркальный двойник с идентичной массой и противоположным электрическим зарядом. Очень скоро американский астрофизик Карл Дэвид Андерсон, изучавший космические лучи, обнаружил античастицу электрона — позитрон. Позже в космическом излучении нашли антипротон. Все остальные античастицы ученые получают в лабораторных условиях.

Теоретически, в результате Большого взрыва во Вселенной должно было образоваться равное количество материи и антиматерии, но наблюдения показывают, что это не так. Над загадкой антиматерии сегодня работают физики всего мира. Возможно, в ближайшем будущем будет найден ответ.

Само по себе антивещество не опасно, но если оно взаимодействует с веществом, то происходит выброс энергии невиданной силы. Если соединить 1 кг вещества и столько же антивещества, то количество выделенной энергии будет таким же, как при взрыве 42 мегатонн тротила. Этого достаточно, чтобы стереть с лица земли мегаполис с пригородами. Таким образом, небольшое количество антивещества может производить огромное количество энергии, и ученые вместе с фантастами не могут не задумываться о ее использовании, к примеру, в двигателях космических кораблей. Но на сегодняшний день антивещество может производиться в лабораториях лишь в микроскопических количествах.

Существует лишь то, что можно измерить.

— Макс Планк

№ 70 На стороне зла. Темная энергия

В 1990-х годах, проводя наблюдение за сверхновыми звездами, яркость которых была давно известна, астрономы обнаружили, что они становятся тусклее, а значит, удаляются. О расширении Вселенной астрономы уже знали, и это принималось во внимание при расчетах, но звезды удалялись от нас быстрее, чем следовало. Вывод мог быть один: Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Какая же сила влияет на увеличение скорости расширения, отталкивая галактики друг от друга? По мнению ученых, это может быть неизвестная энергия, обладающая отрицательным давлением. По аналогии с темной материей, эту энергию назвали «темной».

Теория темной энергии продолжила теорию темной материи. Мы уже знаем, что темная материя нужна для того, чтобы своей гравитацией удерживать объекты во Вселенной вместе, на своих орбитах вращения. Но для того чтобы придать нашей Вселенной более или менее плоскую форму (которую она имеет согласно большинству современных теорий), массы темной материи недостаточно. И тут на арену выходит темная энергия. Ее существование объясняет и форму Вселенной, и ее расширение.

О том, что такое темная энергия и какова ее сущность, до сих пор ведутся жаркие споры. Но в одном ученые согласны: темной энергии во Вселенной очень много, она составляет не меньше 70 % общего количества.