Альтернатива тёмной материи — есть ли она?

О тёмной материи в последние десятилетия говорят много, и упрекать в этом кого-то было бы несправедливо. Это потрясающая загадка Вселенной. Она проявляет себя в гравитационных эффектах, но не видна ни в какие телескопы. Она разбросана по всему космосу, но учёные до сих пор не могут объяснить, что это вообще такое. Поэтому понятна и позиция скептиков, недоумённо пожимающих плечами при её упоминании.

Темная материя
Темная материя

Людей, которые искренне недоумевают, почему учёные так крепко держатся за гипотезу существования тёмной материи, действительно много. «Может быть, наука просто неправильно понимает гравитацию?» — спрашивают они. Однако тут всё не так просто. Учёные уже около полувека пытаются «изменить» законы гравитации таким образом, чтобы объяснить устройство Вселенной, не используя тёмную материю. Им удалось добиться определённого успеха в этом нелёгком деле, но что-то каждый раз заставляет их сдавать позиции.

На существование тёмной материи указывает множество независимых друг от друга источников и свидетельств. Самое убедительное доказательство — это поведение звёзд и галактик. Некоторые из них движутся так быстро, что гравитация видимой материи просто не может быть той силой, которая удерживает их вместе. Компьютерные симуляции эволюции Вселенной также нуждаются в тёмной материи, если мы хотим видеть результаты, хоть как-то связанные с реальностью. И, наконец, реликтовое излучение, которое, по сути, представляет собой своеобразную тепловую карту последствий Большого взрыва, имеет внутри себя «рисунки», которые могут быть объяснены только наличием огромного количества тёмной материи. Если точнее, то её должно быть приблизительно в пять раз больше, чем обычной, видимой. И это то самое значение, которое мы получаем, используя другие методы подсчёта.

Таким образом, это совсем не тот случай, когда кто-то несмотря ни на что держится за ту или иную идею. Как, допустим, верующие, которые до сих пор убеждены в создании Вселенной богом за шесть дней. Учёные были вынуждены прийти к гипотезе существования тёмной материи, проведя за вычислениями почти целый век. Даже если нам и в будущем не будет удаваться разглядеть её, теоретических выкладок более чем достаточно, чтобы предполагать её присутствие во Вселенной.

Тем не менее, в научной среде остаются учёные, которые не оставляют попыток найти альтернативное объяснение. Самым, вероятно, известным из них является астрофизик по имени Мордехай Милгром. В 80-х годах прошлого века он решил выяснить, как сильно нам нужно изменить свои представления о гравитации, чтобы объяснить вышеописанное поведение галактик без привлечения тёмной материи. Для этого он изобрёл «модифицированную ньютоновскую динамику» (MOND), которая получила развитие в работах других учёных.

Модифицированная ньютоновская динамика
Модифицированная ньютоновская динамика

Сегодня гравитация объясняется общей теорией относительности Эйнштейна с её искривлениями пространства и времени. Среди всего прочего, она говорит о том, что гравитация непрерывно и постепенно слабеет по мере удаления от объекта. MOND подходит к этому положению иначе. Этот метод «перестраивает» математический подход общей теории относительности к гравитации. Он почти не трогает её в непосредственной близости от массивных объектов, но иначе описывает то, что происходит с ней по мере удаления от них. Вместо постепенного ослабления гравитации MOND вводит так называемую «фундаментальную шкалу ускорения». Это что-то вроде затяжного гравитационного воздействия, для которого неприменима общая теория относительности.

Читайте так же:  Молодой коричневый карлик. Сирота с невероятным магнетизмом.

До недавних пор этот метод, пусть и с грехом пополам, но всё-таки работал. Движение избранных галактик прекрасно укладывается в модели, которые предлагает MOND, а симуляции с использованием этого метода успешно воспроизвели крупномасштабную структуру Вселенной. Проблемы возникали, в частности, с воссозданием образцов реликтового излучения и неспособностью объяснить разное поведение галактик. Некоторые из них ведут себя так, как будто в них практически нет тёмной материи, другие же — как будто её там до 90%. MOND в принципе не может объяснить всё это разнообразие.

Кроме того, во Вселенной есть специфические объекты, для которых этот метод неприменим. Например, скопление галактик Пуля, находящееся от нас на расстоянии 3,7 миллиарда световых лет. Там гравитационные эффекты кажутся полностью отделёнными от видимой материи — как будто тёмная материя находится в одном месте, а обычная — в другом. Кто-то может сказать, что у общей теории относительности и теории тёмной материи было много десятилетий, чтобы отработать все нюансы и избавиться от несоответствий, и что при наличии такого же времени MOND сумеет сделать то же самое. Но в том-то и дело, что работать тут нужно в реальном, так сказать, времени.

В начале этого года группа астрономов опубликовала отчёт о том, как она наблюдала за вращением почти 200 галактик, в результате чего выяснилось, что MOND не удовлетворяет полученным данным. Вне зависимости от того, какую конкретно модель вы используете, фундаментальная шкала ускорения должна быть универсальной, одинаковой для всей Вселенной. Здесь же было установлено, что для каждой галактики требуется своя собственная шкала, что, похоже, в корне подрывает эту теорию. Естественно, наука на то и наука, что она ничего не утверждает со стопроцентной уверенностью, но если верить анализу, проведённому этими исследователями, вероятность того, что MOND верна, составляют ничтожную долю процента. Если точнее, то один к единице с двадцатью тремя нулями.

Некоторые эксперты оспаривают такую вопиющую мизерность, заявляя, что работа этой группы слишком категорична в области науки, которая не может похвастать абсолютной ясностью изучаемых объектов и явлений. К их вящему удовольствию, всего через несколько недель после этой статьи была опубликована ещё одна, за авторством другой группы исследователей. Они изучали практически те же самые галактики, но анализировали данные немного иным способом. И что же, спросите вы? Они полностью уложились в фундаментальную шкалу ускорения! Мы пока не можем сказать, в чём причина такого потрясающего разброса результатов, но это значит и то, что модифицированную ньютоновскую динамику хоронить пока рано. Несмотря на то, что большинство астрономов и космологов уверены в правильности теории тёмной материи.

Живая вселенная
Живая вселенная

Подведём итог. В масштабах, превышающих размер отдельно взятой галактики, MOND неизменно терпит неудачу, а тёмная материя выигрывает. Учёные по-прежнему будут искать альтернативные объяснения устройству космоса, но как минимум на данный момент времени ни одна другая теория не объясняет наблюдаемые нами явления так, как это никому не видимое вещество. Надо просто работать дальше. По всем направлениям.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector