Примерно 30% массы Вселенной состоит из темной материи, которая называется темной, поскольку практически не излучает фотоны ни в каком диапазоне электромагнитного спектра. О существовании такого вида вещества астрономы подозревали еще в середине прошлого века, когда начали изучать вращение нашей и других галактик. Позже существование темной материи было обнаружено в скоплениях галактик, о чем свидетельствовали скорости отдельных галактик и температура горячего газа в скоплениях.
Наша Галактика представляет собой гигантскую звездную систему, состоящую из 150 млрд. звезд, а также межзвездного газа и пыли. Распределение звезд в ней можно сравнить с гигантским диском для метания, размер которого составляет примерно 100 тыс. световых лет, а толщина превышает 10 тыс. световых лет.
Звезды нашей Галактики вращаются вокруг ее центра, так же, как планеты Солнечной системы вокруг Солнца. Анализируя их движение, можно определять распределение гравитационного поля, точнее, гравитационного потенциала. Согласно теории гравитации Ньютона, поле создается массами (звездами), поэтому казалось, что распределение гравитационного потенциала должно следовать распределению звезд. Изучение движения звезд показало, что это не так. Следовательно, можно сделать два противоположных вывода. Первый - теория гравитации Ньютона, созданная на основе наблюдений движения тел в нашей Солнечной системе, не справедлива при переходе на системы больших размеров и масс, таких как галактики.
Второй вывод: не вся масса сосредоточена в звездах, а существует другой тип массы, который также является материалом, из которого построена наша Галактика, но он не проявляется при наблюдениях. Эта масса получила название темной материи.
Оба вывода многократно обсуждались учеными и имели своих сторонников и противников. Однако подавляющее большинство астрономов склоняется к выводу о существовании темной материи, считая законы Ньютона справедливыми и в галактических масштабах. Связано это в основном с большим наблюдательным материалом по содержанию невидимой материи в галактиках, собранным к современному моменту времени. Существуют как галактики, в которых невидимой материи почти нет, так и с большим содержанием темного вещества. Если закон Ньютона надо было бы модифицировать для галактических масштабов, все галактики показали бы наличие одинаковых отклонений от закона всемирного тяготения.
Кроме того, невидимое вещество обнаружено в скоплениях галактик, где также можно изучать распределение гравитационного потенциала. Конечно, астрономы не могут проследить движение отдельных галактик в скоплениях, но они могут вычислить скорости этих галактик по эффекту Допплера и тем самым измерить распределение гравитационного потенциала. Такие измерения тоже показывают, что тяготеющей массы в скоплениях значительно больше видимой.
В скоплениях галактик существует газ, который находится в равновесии, поэтому он является горячим газом. Его температура позволяет измерять гравитационный потенциал скопления. Эти данные согласуются с измерениями вириальных скоростей галактик и показывают наличие темной массы. Наблюдения внегалактических гравитационных линз, а также микролинзирования в гало нашей Галактики также доказывают существование невидимой материи.
Наиболее точное измерение количества невидимой материи во Вселенной дают измерения анизотропии реликтового излучения.
Они были проведены в течение последнего года на спутнике WMAP, который составил радиокарту всего неба на нескольких длинах волн от 1,4 см до 3 мм. Измерение анизотропии реликтового излучения позволило понять физику ранней Вселенной и измерить ее глобальные параметры. Одной из таких характеристик является плотность невидимой материи. Если плотность всего вещества нашей Вселенной принять за 1, то плотность невидимой холодной темной материи составит примерно 30%.
Природа невидимой материи до сих пор остается загадкой. Ясно одно - материя состоит из частиц, которые чрезвычайно слабо взаимодействуют с обычным веществом. На роль кандидатов в темную материю выступали нейтрино, затем аксионы, а также другие элементарные частицы. Автор статьи Д. Клайн немного неточно описывает историю обсуждения возможностей детектирования невидимой материи. Споры велись задолго до 1994 г. Новый этап начался в начале 90-х гг., когда российский физик А. В. Гуревич предложил (и обосновал) частицу нейтралино на роль кандидата в темную материю.
С астрономической точки зрения нейтралино удовлетворяет всем требованиям.
Взято из: http://www.sciam.ru/2003/7/phizical1.shtml
Другие источники:
http://elementy.ru/lib/25560/25564
http://lenta.ru/news/2006/03/29/anxion/
http://www.cnews.ru/news/top/index.shtm ... /13/193183
