Однако в нашей вселенной фактическая плотность видимой материи значительно меньше критической плотности. Если учесть всю видимую материю, звезды, межзвездный газ, то фактическая плотность составит 0,04 критической плотности. Но, наблюдая за движениями видимой материи, ученые убедились, что во вселенной есть вещество, которое условно назвали темной материей. Например, спиралевидные галактики похожи на вертушку, у которой два или больше закрученных потока звезд, которые начинаются из яркого центрального ядра. Когда астрономы смотрят на спиралевидные галактики, они видят, что там нет достаточного количества обычной видимой материи, чтобы эти потоки так изгибались и шли так близко к центрам таких галактик. Согласно законам притяжения, эти потоки должны были быть менее искривленными. А галактикам, чтобы сохранять существующую форму, нужно иметь в десять раз больше материи, чем в них есть по подсчетам ученых. Получается, что в них есть другая материя, «недостающая». В каком же виде она может находиться? Некоторые астрофизики предполагают, что темная материя может состоять из нейтрино, странных частиц с очень маленькой массой, которые появились в результате Большого взрыва или же из мириадов черных дыр с очень большой массой. Рис пишет: «К сожалению, более 90% вселенной остаются непонятными нам – но еще более обидно, что мы не можем даже представить, из чего состоит темная материя – то ли из частиц массой 10(**(–33)) грамм (нейтрино), то ли из частиц массой до 10**39 грамм (черные дыры)» (Rees. 2000. P. 82). Когда к видимой материи присоединяется темная материя, фактическая плотность материи во вселенной становится равна примерно 0,30 от критической плотности. Если сейчас положение дел именно таково, то через миллиарды лет роста вселенной, соотношение фактической и критической плотности материи во вселенной должно быть очень близко к единице. По словам Риса, «Наша вселенная была создана с невероятной точностью, практически идеально точно для того, чтобы сбалансировать уменьшающуюся силу притяжения. Это примерно то же самое, что сидеть на дне колодца и подбрасывать вверх камень – он остановится в самой верхней точке. Точность просто поразительная: через секунду после Большого взрыва R не могла отличаться от единицы больше чем на значение 1/Х, где Х – миллион миллиардов (1/(10**15)) – и поэтому сейчас, через 10 миллиардов лет, вселенная продолжает расти, и значение U не сильно отошло от единицы» (Rees. 2000. P. 88).

L (лямбда): гравитация и левитация?

Если бы гравитация была единственной силой, которая играет роль в расширении вселенной, астрономы могли бы увидеть, что расширение постепенно прекращается. Гравитация должна снижать темп, с которым все объекты во вселенной удаляются друг от друга. Другими словами, мы должны наблюдать замедление роста вселенной. Сила гравитации зависит от общей плотности вещества. Чем больше плотность, тем больше гравитация. Чем больше гравитация, тем больше замедление. В зависимости от плотности того или иного объекта во вселенной, темп замедления будет быстрее или медленнее, но замедление все же должно быть, поскольку сила притяжения больше силы расширения. Однако же вместо этого ученые заметили видимое ускорение темпа расширения. Это было довольно неожиданно, поскольку говорило о том, что помимо силы гравитации есть еще какие-то фундаментальные силы природы, которые скорее отталкивают, чем притягивают. То есть, помимо гравитации, должна быть еще и антигравитация.
Антигравитацию открыли ученые, пытавшиеся посчитать, сколько же во вселенной всего темной материи (Rees. 2000. Pp. 91–95). Видимая материя во вселенной составляет всего 0,04 критической плотности. А критическая плотность – это точное количество материи, необходимой для того, чтобы вселенная могла просуществовать очень долго с относительно стабильными звездными образованиями и галактиками. Материи должно хватить для того, чтобы замедлить темпы расширения вселенной, чтобы вся материя в ней не превратилась в газ безо всяких характеристик. Но при этом материи должно быть ровно столько, чтобы предотвратить расширение вселенной, а не ускорить процесс сворачивания ее в черную дыру. Ученые предположили существование темной материи, которая, хотя и невидима, обладает гравитационным полем, поскольку видимая материя распространяется по вселенной способом, который противоречит всем законам притяжения. Учитывая силу притяжения этой темной материи, можно объяснить и распространение видимой материи. Но все же, если сложить и видимую, и темную материю, фактическая их плотность составит всего лишь 0,30 от критической плотности. Кое-кто из ученых предположил, что устройство вселенной как она есть сейчас, можно объяснить, если фактическая плотность материи будет очень близка критической плотности, и тогда их соотношение (W) будет один к одному (W=1). Но для этого понадобилось бы больше темной материи. Поэтому ученые решили, что, возможно, в природе есть еще некоторое количество темной материи, которая равномерно распределяется по вселенной. В отличие от скоплений темной материи, которые воспринимаются как черные дыры, равномерно распределенная материя практически не влияет своей силой притяжения на отдельные галактики, и поэтому она никак не проявляется в виде аномалий внутри и среди галактик. Но при этом такая темная материя вполне может оказывать влияние на темп расширения вселенной.
Чтобы проверить свои догадки, ученые решили измерить красное смещение определенных типов сверхновых звезд: «Редкий тип сверхновых звезд, известный под названием „
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245