27.12.2025 Жах, тільки бізнес... Науковці закривають життя на Землі
Якщо ви подивитеся через космос за допомогою телескопа, ви побачите незліченну кількість галактик, більшість з яких містять великі центральні чорні діри, мільярди зірок та їх супутні планети. Всесвіт рясніє величезними, вражаючими об'єктами, і може здатися, що ці масивні об'єкти повинні утримувати більшу частину матерії Всесвіту.
Але теорія Великого вибуху передбачає, що близько 5% вмісту Всесвіту повинні бути атомами, що складаються з протонів, нейтронів і електронів. Більшість з цих атомів не можуть бути знайдені в зірках і галактиках – невідповідність, яка спантеличила астрономів.
Якщо не у видимих зірках і галактиках, то найбільш ймовірне сховане місце для матерії знаходиться в темному просторі між галактиками. Хоча простір часто називають вакуумом, він не повністю порожній. Окремі частинки та атоми розсіюються по всьому простору між зірками та галактиками, утворюючи темну ниткоподібну мережу під назвою «космічна павутина».
Найбільш очевидним місцем для пошуку нормальної матерії є у вигляді зірок. Гравітація збирає зірки разом у галактики, і астрономи можуть рахувати галактики у всьому спостережуваному Всесвіті.
Перепис відбувається в декількох сотнях мільярдів галактик, кожна з яких складається з декількох сотень мільярдів зірок. Цифри невизначені, тому що багато зірок ховаються за межами галактик. Це приблизно 10 23 зірок у Всесвіті, або в сотні разів більше, ніж кількість піщаних зерен на всіх пляжах Землі.
Однак це чудове число далеко не відповідає всьому питанню, передбаченому Великим вибухом. Ретельний облік вказує на те, що зірки містять лише 0,5% матерії у Всесвіті. У десять разів більше атомів, імовірно, вільно плавають у космосі. Лише 0,03% речовини є елементами, крім водню та гелію, включаючи вуглець та всі будівельні блоки життя.
Міжгалактичне середовище - простір між галактиками - майже повний вакуум, з щільністю один атом на кубічний метр, або один атом кожні 35 кубічних футів. Це менше мільярдної частки мільярдної щільності повітря на Землі. Навіть при цій дуже низькій щільності це дифузне середовище додає багато матерії.
Міжгалактичне середовище дуже гаряче, з температурою мільйонів градусів. Це ускладнює спостереження, за винятком рентгенівських телескопів, оскільки дуже гарячий газ випромінюється через Всесвіт на дуже коротких рентгенівських довжинах хвиль. Рентгенівські телескопи мають обмежену чутливість, оскільки вони менші, ніж більшість оптичних телескопів.
Астрономи нещодавно використали новий інструмент для вирішення цієї проблеми з відсутністю матерії. Швидкі радіосплески - це інтенсивні вибухи радіохвиль, які можуть випустити стільки енергії за мілісекунду, скільки Сонце випускає за три дні. Вперше виявлені в 2007 році, вчені виявили, що сплески викликані компактними зоряними залишками в далеких галактиках. Їхня енергія зникає, коли сплески проходять через космос, і до того часу, коли енергія досягає Землі, вона в тисячу разів слабша, ніж сигнал мобільного телефону, якщо б викинутися на Місяць, а потім виявлений на Землі. Дослідження, проведені на початку 2025 року, показують, що джерелом сплесків є високомагнітна область навколо ультракомпактної нейтронної зірки. Нейтронні зірки - це неймовірно щільні залишки масивних зірок, які впали під власною гравітацією після вибуху наднової. Особливий тип нейтронної зірки, яка випромінює радіосплески, називається магнітар, з магнітним полем в тисячу трильйонів разів сильніше, ніж у Землі. Незважаючи на те, що астрономи не до кінця розуміють швидкі радіосплески, вони можуть використовувати їх для зондування простору між галактиками. У міру того, як сплески проходять через космос, взаємодії з електронами в гарячому міжгалактичному газі переважно сповільнюють більші довжини хвиль. Радіосигнал розкинувся, аналогічно тому, як призма перетворює сонячне світло в веселку. Астрономи використовують кількість поширення, щоб підрахувати, скільки газу пройшов сплеск на шляху до Землі.
У новому дослідженні, опублікованому в червні 2025 року, команда астрономів з Каліфорнійського технологічного інституту та Гарвардського центру астрофізики вивчила 69 швидких радіосплесків за допомогою масиву з 110 радіотелескопів у Каліфорнії. Команда виявила, що 76% нормальної матерії Всесвіту лежить у просторі між галактиками, ще 15% в галактичних ореолах - області, що оточують видимі зірки в галактиці - і решта 9% в зірках і холодному газі в галактиках.
Повний облік нормальної матерії у Всесвіті забезпечує сильне підтвердження теорії Великого вибуху. Теорія передбачає велику кількість нормальної матерії, сформованої в перші кілька хвилин Всесвіту, тому, відновлюючи прогнозовані 5%, теорія проходить критичний тест.
Вже спостерігалося кілька тисяч швидких радіосплесків, і майбутній масив радіотелескопів, ймовірно, збільшить швидкість відкриття до 10,000 на рік. Такий великий зразок дозволить швидким радіосплескам стати потужними інструментами для космології. Космологія - це вивчення розміру, форми та еволюції Всесвіту. Радіосплески можуть виходити за межі підрахунку атомів до відображення тривимірної структури космічної мережі.
Вчені тепер можуть мати повну картину того, де поширюється нормальна матерія, але більша частина Всесвіту все ще складається з речей, які вони не повністю розуміють. Найбільш поширеними інгредієнтами у Всесвіті є темна матерія і темна енергія, обидві з яких погано вивчені. Темна енергія викликає прискорення розширення Всесвіту, а темна матерія - це невидимий клей, який тримає галактики та Всесвіт разом.
Темна матерія, ймовірно, є раніше невивченим типом фундаментальної частинки, яка не є частиною стандартної моделі фізики елементарних частинок. Фізики ще не змогли виявити цю нову частинку, але ми знаємо, що вона існує, тому що, згідно із загальною відносністю, маса вигинає світло, і видно набагато більше гравітаційного лінзування, ніж можна пояснити видимою речовиною. При гравітаційному лінзуванні скупчення галактик згинається і збільшує світло таким чином, що аналогічний оптичній лінзі. Темна матерія переважає звичайну речовину більш ніж у п'ять разів.
Одна таємниця може бути розгадана, але залишається більша таємниця. Хоча темна матерія все ще загадкова, ми тепер знаємо багато про нормальні атоми, що складають нас як людей, і світ навколо нас.
Коментарі
Дописати коментар