Темна матерія та темна енергія — одні з найбільших загадок сучасної космології. Разом вони становлять понад 95% складу Всесвіту, але залишаються невидимими для наших приладів. Лише через їхній гравітаційний вплив та поведінку Всесвіту ми можемо припустити їхнє існування. Останні відкриття у цій галузі проливають світло на природу цих невидимих сил.

Що таке темна матерія та темна енергія?

Темна матерія — це форма матерії, яка не випромінює світла й не взаємодіє зі світлом. Її існування було припущено через аномалії у швидкості обертання галактик: зірки на їхніх окраїнах рухаються так, наче їх утримує невидима маса.
Темна енергія — це сила, яка викликає прискорене розширення Всесвіту. Її вплив був виявлений через спостереження за далекими надновими зірками.

Останні відкриття

1. Картографія темної матерії
Завдяки телескопу Euclid, який був запущений у 2023 році, астрономи створюють найдетальніші карти розподілу темної матерії. За допомогою слабкого гравітаційного лінзування, тобто спотворення світла далеких галактик, викликаного невидимою масою, ми можемо побачити, де зосереджена темна матерія.

2. Пошук частинок темної матерії
Учені продовжують експериментувати з виявленням частинок, які могли б пояснити природу темної матерії. Найперспективніші кандидати:
WIMP (слабовзаємодіючі масивні частинки). Дослідження за допомогою надчутливих детекторів у глибоких підземних лабораторіях не дали остаточних результатів, але не виключили їхнього існування.
Стерильні нейтрино. Це гіпотетичні частинки, які взаємодіють лише через гравітацію. Їх виявлення стане революцією в фізиці частинок.

3. Роль темної енергії у космічній еволюції
Дані космічного телескопа James Webb допомогли дослідити стародавні галактики, які існували у перші мільярди років після Великого вибуху. Це дозволяє точніше зрозуміти, як темна енергія впливає на розширення Всесвіту з часом.

4. Квантові теорії темної енергії
Деякі фізики припускають, що темна енергія може бути результатом "квінтесенції" — змінної поля, яке діє на масштабах Всесвіту. Ця ідея поки перебуває на стадії моделювання, але експерименти підтверджують можливість її існування.

Технології, які допомагають у дослідженнях
Гравітаційне лінзування
Телескопи, такі як Hubble і Euclid, використовують ефект гравітаційного лінзування для спостереження темної матерії. Світло від далеких об’єктів викривляється масою невидимої матерії.

Космічні обсерваторії
Місії Planck та James Webb надають точні дані про реліктове випромінювання, що допомагає уточнювати космологічні моделі.

Колайдери
Великий адронний колайдер (CERN) використовують для пошуку гіпотетичних частинок темної матерії через вивчення взаємодій при високих енергіях.

Чому це важливо?

Розуміння природи темної матерії та енергії може змінити фундаментальні закони фізики. Це також відкриває шлях до відповіді на питання, як утворювався Всесвіт і які сили визначають його майбутнє.

Темна матерія формує космічні структури, такі як галактики, тоді як темна енергія диктує їхнє розширення. Ці відкриття мають не лише космічне, але й практичне значення: глибше знання про природу Всесвіту може привести до нових технологій та інновацій.