Naukowcy na całym świecie aktywnie pracują nad problemami astrofizyki, codziennie odkrywając nowe dane o kosmosie. Jednak niektóre pytania dotyczące fizyki Wszechświata nadal pozostają tajemnicą do rozwiązania. Naukowcy pracują nad dziesiątkami problemów fizyki kosmosu, korzystając z najnowocześniejszego sprzętu. Ale w tej chwili istnieje lista 10 mrocznych tajemnic Wszechświata, które naukowcy wciąż muszą rozszyfrować i być może zmienić obraz świata.
1. Ciemna materia
W latach trzydziestych XX wieku astronom Fritz Zwicky ze Szwajcarii w trakcie swoich badań doszedł do wniosku, że masa gromady galaktyk jest większa niż to, co obserwuje się w nich za pomocą teleskopów. Obserwacje te wskazywały, że w przestrzeni jest coś niewidzialnego, ale o określonej masie. Nieznaną substancję nazwano „ciemną materią”.
Naukowcy odkryli, że ta substancja jest jedną czwartą całej materii we wszechświecie. Do tej pory naukowcy pracują nad naprawieniem interakcji cząstek „bliskiej materii”. Najbardziej niesamowitą rzeczą jest złapanie tego zjawiska w laboratorium. Eksperymenty tego rodzaju są przeprowadzane w głębokiej kopalni, ponieważ konieczne jest zmniejszenie zakłóceń powodowanych przez promieniowanie kosmiczne.
„Ciemna materia” ma taką właściwość, jak wzajemne niszczenie, co powoduje powstawanie promieniowania gamma i uwalnianie par antycząstek i „normalnych” cząstek. Astrofizycy, korzystając z urządzeń kosmicznych i naziemnych, próbują uchwycić sygnały gamma, które są śladami ciemnej materii.
Film promocyjny:
2. Etap inflacji Wszechświata
Zgodnie ze standardową hipotezą wszechświat zaczął się wraz z inflacją. W momencie swojego powstania zaczął się rozszerzać z dużą prędkością, ponieważ był pod wpływem pewnego pola fizycznego. Ale niektórzy astrofizycy doszli do wniosku, że taki etap nie istnieje. Zgodnie z ich teorią wszechświat rozszerzał się w takim samym tempie jak obecnie.
3. Ciemna energia
Naukowcy odkryli, że przyspieszona ekspansja Wszechświata związana jest z „ciemną energią”, która stanowi około 70% gęstości tej substancji. Jednocześnie fizycy nie mogą podać jasnej definicji tego, czym ona jest i jakie właściwości ma ta energia.
Jedynym sposobem badania „ciemnej energii” jest badanie szczegółów ewolucji Wszechświata w różnych epokach jego istnienia. Według jednej z teorii po inflacji nastąpił okres powolnej ekspansji, który trwał około 5-7 miliardów lat. Po spowolnieniu nastąpiło przyspieszenie, które można zaobserwować dzisiaj. Prawa rządzące działaniem „ciemnej energii” pozostają kwestią otwartą.
4. Charakter czarnych dziur
Większość naukowców zgadza się, że istnieją czarne dziury. Jednak ich obecność we Wszechświecie potwierdzają tylko eksperymenty pośrednie, ponieważ nie można ich zaobserwować. Faktem jest, że czarne dziury nie mają powierzchni w znaczeniu tego słowa, do którego jesteśmy przyzwyczajeni. Ograniczenie ich granic nazywa się horyzontem zdarzeń, a to, co jest poza nim, jest nieznane. Ani promieniowanie, ani materia nie mogą uciec z wnętrza czarnej dziury. Astrofizycy pracują nad udowodnieniem istnienia tego horyzontu.
5. Właściwości pierwszych gwiazd i galaktyk
Nauka wie, co wydarzyło się 300 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, ale historia Wszechświata została zbadana nierównomiernie. Setki milionów lat po tym wydarzeniu galaktyki stopniowo rosną, ale jakie procesy to poprzedzały, jest całkowicie niezrozumiałe.
Naukowcy będą musieli poradzić sobie z kwestiami narodzin pierwszych gwiazd, po czym będą mogli ujawnić tajemnicę powstawania supermasywnych czarnych dziur.
6. Skąd pochodzą ultrawysokie energetyczne promienie kosmiczne?
Natura posiada pewne mechanizmy, dzięki którym cząstki mogą być przyspieszane do wysokich energii. Każdego roku cząstka o energii stu milionów razy większej niż energia cząstek w Wielkim Zderzaczu Hadronów przelatuje z kosmosu na Ziemię, do obszaru przypominającego duże miasto.
Naukowcom udało się udowodnić, że cząstki te przybywają z regionów Wszechświata leżących poza naszą galaktyką. W tej chwili nauka nie wie, które obiekty są ich źródłem, ale możliwe, że są to aktywne jądra galaktyk.
7. Co znajduje się wewnątrz gwiazd neutronowych?
W gwiazdach neutronowych znajduje się najgęstsza materia we wszechświecie. Dzięki grawitacji po eksplozji supernowej jądro gwiazdy kurczy się, aż stanie się kulą o średnicy 20 kilometrów i masie Słońca. Gęstość tego obiektu jest równa gęstości jądra atomowego.
Naukowcy w laboratorium nie mogą osiągnąć tego stanu skupienia. Udało się ustalić, że kula istnieje w postaci neutronów, które mogą „przetrwać” w takiej temperaturze i gęstości. Dlatego te gwiazdy nazwano gwiazdami neutronowymi.
8. Jak wybuchają supernowe?
Rdzenie dużych gwiazd, po wyczerpaniu rezerw paliwa termojądrowego, zaczynają szybko się kurczyć. Istnienie gwiazd, które są około 10 razy cięższe od Słońca, kończy się eksplozją. Następnie regiony peryferyjne tracą połączenie z centrum i oddalają się od niego. Podczas tego uwalniana jest ogromna energia, przypominająca kolosalny błysk. Astrofizycy nazywają to zjawisko supernową i chcą dokładniej zrozumieć mechanizm działania tego kataklizmu.
9. „Anomalia pionierów”
Przed wystrzeleniem satelitów naukowcy dokładnie obliczają trajektorie i prędkości obiektów, biorąc pod uwagę efekty grawitacyjne i dziwactwa przestrzeni kosmicznej. Jednak niektóre satelity zachowują się dość dziwnie. Na przykład amerykańskie statki kosmiczne Pioneer 11 i Pioneer 10, które latały poza Układem Słonecznym, spowalniają bardziej, niż obliczyli naukowcy. Wśród astrofizyków od wielu lat toczą się spory o to zjawisko. Niektórzy badacze są przekonani, że nie wzięli pod uwagę promieniowania cieplnego samego satelity.
10. Ile jest planet ziemskich?
Astrofizycy przeszli długą drogę w badaniu egzoplanet krążących wokół innych gwiazd. W niedalekiej przyszłości naukowcy skoncentrują się na znalezieniu planet ziemskich z atmosferą tlenu i wodą w stanie ciekłym.
Irina Dobrova