Мы никогда не видели темной материи и темной энергии. Почему мы думаем, что они существуют?

Мы ужасно мало знаем о вездесущей силе, которая составляет 68% всей энергии во Вселенной.

Ученые считают, что нам известно только около 5% вещей, которые составляют Вселенную.

Да, вы правильно это читаете. Космологические модели показывают, что невидимая энергия и материя должны составить 95% Вселенной, чтобы она работала в соответствии с существующими теориями.

Невидимая часть Вселенной состоит из двух компонентов: темной энергии и темной материи. Последнее несколько менее загадочно, и ученые вполне уверены в его существовании: правила гравитации просто не сработали бы без него. Галактики, как мы их видим, не смогли бы собраться до своих нынешних размеров в то время, которое у них было со времен Большого взрыва, если бы видимая материя была всем, что было. На самом деле, многие галактики даже не держались бы вместе, как они, если бы гравитация видимой материи была единственной силой, объединяющей их вместе.

Новый европейский космический телескоп Евклид попытается наметить этот невидимый материал, но что, если его выводы не соответствуют ожиданиям? На карту поставлено многое, включая знаменитую и широко признанную теорию общей теории относительности Эйнштейна.

Первые наблюдения, указывающие на то, что темная материя должна быть распространена во Вселенной, чтобы предотвратить разлет вещей, были сделаны в 1930-х годах. С тех пор астрономы обнаружили, что эта невидимая темная материя должна составлять не менее 85% всей материи во Вселенной. Ученые десятилетиями пытались обнаружить эту невидимую материю, которая, по их мнению, должна состоять из каких-то частиц, возможно, сродни инертнейтрино, которые едва взаимодействуют с видимым миром.

Однако ситуация с темной энергией сложнее. Открытие этой неуловимой силы восходит к 1998 году, когда астрономы обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется. Само расширение изначально было обусловлено энергией Большого взрыва, но поскольку Большой взрыв произошел так давно (13,8 миллиарда лет назад, если быть точным), это расширение должно замедлиться.

Чтобы компенсировать эту загадку, теоретики постулировали, что должна существовать какая-то таинственная сила, темная энергия, которая действует против гравитации и разделяет материю. По данным НАСА, космологические модели показывают, что на темную энергию приходится 68% всей энергии в космосе. Но астрономы признают, что доказательства его существования немного расплывчаты.

"

Хук был членом команды, которая сделала это открытие в 1998 году, и с тех пор задается вопросом, как и многие другие ученые, какой на самом деле может быть эта темная энергия.

Мы действительно не знаем", - сказала она. "Лучшая теория заключается в том, что это, вероятно, какое-то свойство самого пространства, как своего рода энергия, которая повсюду, во все времена, но нет никакого объяснения тому, что это должно быть".

Модели показывают, что эта энергия должна быть равномерно распределена по всей Вселенной и что она всегда имела одну и ту же силу. В первые дни существования Вселенной эффекты темной энергии были не так заметны, потому что оригинальный «уик» от Большого взрыва приводил к большей части расширения Вселенной. Однако около 5-6 миллиардов лет назад темная энергия стала "преобладающей силой, действующей против гравитации как нормальной, так и темной материи", - сказал Space.com Джузеппе Ракка, менеджер проекта Евклида в Европейском космическом агентстве (ЕКА).

"Немного тревожно, что эта энергия, кажется, имеет постоянную плотность по мере расширения Вселенной", - сказал Ракка. "Это означает, что

Однако существует также вероятность того, что в конце концов нет такого понятия, как темная энергия, и что космологические модели, требующие ее существования, неверны. Эти модели основаны на теории общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая описывает физические "правила" Вселенной в серии уравнений. Если будущие наблюдения телескопа Евклида (и других предстоящих телескопов, предназначенных для изучения темной энергии) предполагают, что темная энергия не является такой постоянной, вездесущей силой, это будет означать, что эта знаменитая теория не совсем верна.

"Мы знаем, что общая теория относительности очень хорошо работает на уровне системы", - сказал Ракка. "Но есть вероятность того, что это не так хорошо работает в космических масштабах, и поэтому темная энергия не нужна".

Евклид будет искать доказательства темной энергии, отображая распределение галактик 10 миллиардов лет назад и сравнивая, как это распределение менялось на протяжении эволюции Вселенной. Наблюдения покажут, действительно ли существует постоянная вездесущая сила в действии или, возможно, происходит что-то еще.

Мы можем обнаружить, что не видим

И это, вероятно, будет означать Нобелевские премии для первооткрывателей. Телескопу Евклида, запущенному 1 июля ракетой SpaceX Falcon 9, потребуется шесть лет, чтобы отобразить треть неба за пределами нашей галактики, Млечный Путь. Только тогда у астрономов будет достаточно данных, чтобы знать наверняка.