La question de l'origine de l'Univers, de son passé et de son avenir préoccupe les gens depuis des temps immémoriaux. Pendant de nombreux siècles, des théories ont surgi et ont été réfutées, offrant une image du monde basée sur des données connues. Un choc fondamental pour le monde scientifique a été la théorie de la relativité d'Einstein. Elle a également apporté une énorme contribution à la compréhension des processus qui forment l'Univers. Cependant, la théorie de la relativité ne saurait prétendre être la vérité ultime, qui ne nécessite aucun ajout. L'amélioration des technologies a permis aux astronomes de faire des découvertes auparavant impensables qui nécessitaient une nouvelle base théorique ou une expansion significative des dispositions existantes. Un de ces phénomènes est la matière noire. Mais tout d'abord.
Cas d'antan
Pour comprendre le terme "matière noire", revenons au début du siècle dernier. À cette époque, l'idée de l'Univers en tant que structure stationnaire dominait. Pendant ce temps, la théorie de la relativité générale (GR) supposait que tôt ou tard la force d'attraction conduirait au "collage" de tous les objets spatiaux en une seule boule, cela se passerait comme çaappelé effondrement gravitationnel. Il n'y a pas de forces répulsives entre les objets spatiaux. L'attraction mutuelle est compensée par des forces centrifuges qui créent un mouvement constant d'étoiles, de planètes et d'autres corps. De cette façon, l'équilibre du système est maintenu.
Afin d'empêcher l'effondrement théorique de l'Univers, Einstein a introduit une constante cosmologique - une valeur qui amène le système à l'état stationnaire nécessaire, mais qui est en même temps inventée, sans fondement évident.
Univers en expansion
Les calculs et les découvertes de Friedman et Hubble ont montré qu'il n'est pas nécessaire de violer les équations harmonieuses de la relativité générale à l'aide d'une nouvelle constante. Il a été prouvé, et aujourd'hui ce fait est pratiquement hors de doute, que l'Univers est en expansion, il a eu un début, et on ne peut plus parler de stationnarité. Le développement ultérieur de la cosmologie a conduit à l'émergence de la théorie du big bang. La principale confirmation des nouvelles hypothèses est l'augmentation observée de la distance entre les galaxies avec le temps. C'est la mesure de la vitesse d'éloignement les uns des autres des systèmes spatiaux voisins qui a conduit à la formation de l'hypothèse qu'il existe de la matière noire et de l'énergie noire.
Données non conformes à la théorie
Fritz Zwicky en 1931, puis Jan Oort en 1932 et dans les années 1960, comptaient la masse de matière des galaxies dans un amas lointain et son rapport avec la vitesse de leur éloignement les uns des autres. De temps en temps, les scientifiques arrivaient aux mêmes conclusions: cette quantité de matière n'est pas suffisante pour que la gravité créée par celle-ci puisse retenirensemble des galaxies se déplaçant à des vitesses aussi élevées. Zwicky et Oort ont suggéré qu'il existe une masse cachée, la matière noire de l'Univers, qui ne permet pas aux objets spatiaux de se disperser dans différentes directions.
Cependant, l'hypothèse n'a été reconnue par le monde scientifique que dans les années 70, après l'annonce des résultats des travaux de Vera Rubin.
Elle a construit des courbes de rotation qui démontrent clairement la dépendance de la vitesse de déplacement de la matière de la galaxie à la distance qui la sépare du centre du système. Contrairement aux hypothèses théoriques, il s'est avéré que les vitesses des étoiles ne diminuent pas à mesure qu'elles s'éloignent du centre galactique, mais augmentent. Un tel comportement des luminaires ne pourrait s'expliquer que par la présence d'un halo dans la galaxie, qui est rempli de matière noire. L'astronomie, donc, face à une partie totalement inexplorée de l'univers.
Propriétés et composition
Dark ce type de matière est appelé parce qu'il ne peut être vu par aucun moyen existant. Sa présence se reconnaît à un signe indirect: la matière noire crée un champ gravitationnel, tout en n'émettant pas d'ondes totalement électromagnétiques.
La tâche la plus importante qui se posait aux scientifiques était d'obtenir une réponse à la question de savoir en quoi consistait cette matière. Les astrophysiciens ont tenté de le "remplir" avec la matière baryonique habituelle (la matière baryonique est constituée de protons, de neutrons et d'électrons plus ou moins étudiés). Le halo sombre des galaxies comprenait des étoiles compactes faiblement rayonnantes du typenaines brunes et énormes planètes proches de Jupiter en masse. Cependant, ces hypothèses n'ont pas résisté à l'examen. La matière baryonique, familière et connue, ne peut donc jouer un rôle significatif dans la masse cachée des galaxies.
Aujourd'hui, la physique est à la recherche de composants inconnus. La recherche pratique des scientifiques est basée sur la théorie de la supersymétrie du microcosme, selon laquelle pour chaque particule connue, il existe une paire supersymétrique. Ce sont eux qui composent la matière noire. Cependant, aucune preuve de l'existence de telles particules n'a encore été obtenue, c'est peut-être une question pour un avenir proche.
Énergie noire
La découverte d'un nouveau type de matière n'a pas mis fin aux surprises préparées par l'Univers pour les scientifiques. En 1998, les astrophysiciens ont eu une nouvelle chance de comparer les données des théories avec les faits. Cette année a été marquée par l'explosion d'une supernova dans une galaxie loin de nous.
Les astronomes ont mesuré la distance jusqu'à elle et ont été extrêmement surpris par les données obtenues: l'étoile s'est enflammée beaucoup plus loin qu'elle n'aurait dû l'être selon la théorie existante. Il s'est avéré que le taux d'expansion de l'univers augmente avec le temps: il est maintenant beaucoup plus élevé qu'il ne l'était il y a 14 milliards d'années, lorsque le big bang est censé s'être produit.
Comme vous le savez, pour accélérer le mouvement du corps, il a besoin de transférer de l'énergie. La force qui provoque l'expansion plus rapide de l'univers est connue sous le nom d'énergie noire. Cette partie du cosmos n'est pas moins mystérieuse que la matière noire. On sait seulement qu'il est caractéristiquedistribution uniforme dans tout l'univers, et son impact ne peut être enregistré qu'à d'énormes distances cosmiques.
Et encore la constante cosmologique
L'énergie noire a ébranlé la théorie du Big Bang. Une partie du monde scientifique est sceptique quant à la possibilité d'une telle substance et à l'accélération de l'expansion provoquée par celle-ci. Certains astrophysiciens tentent de faire revivre la constante cosmologique oubliée d'Einstein, qui encore une fois de la catégorie d'une grosse erreur scientifique peut entrer dans le nombre d'hypothèses de travail. Sa présence dans les équations crée une anti-gravité, conduisant à une accélération de l'expansion. Cependant, certaines des conséquences de la présence de la constante cosmologique ne concordent pas avec les données d'observation.
Aujourd'hui, la matière noire et l'énergie noire, qui constituent la majeure partie de la matière dans l'univers, sont des mystères pour les scientifiques. Il n'y a pas de réponse unique à la question de leur nature. D'ailleurs, ce n'est peut-être pas le dernier secret que l'espace nous cache. La matière noire et l'énergie pourraient devenir le seuil de nouvelles découvertes susceptibles de transformer notre compréhension de la structure de l'Univers.
