Tamna materija i tamna energija. Tamna materija i tamna energija u svemiru

Pitanje podrijetla svemira, njegove prošlosti i budućnosti zabrinjava ljude od pamtivijeka. Stoljećima su nastajale i pobijane teorije koje su nudile sliku svijeta temeljenu na poznatim podacima. Temeljni šok za znanstveni svijet bila je Einsteinova teorija relativnosti. Također je dala ogroman doprinos razumijevanju procesa koji formiraju Svemir. Međutim, teorija relativnosti ne može tvrditi da je konačna istina, koja ne zahtijeva nikakve dodatke. Poboljšanje tehnologije omogućilo je astronomima da naprave prethodno nezamisliva otkrića koja su zahtijevala novu teorijsku osnovu ili značajno proširenje postojećih odredbi. Jedan takav fenomen je tamna tvar. Ali prvo o svemu.

Stvari prošlih dana

Da bismo razumjeli pojam "tamne materije" vratimo se na početak prošlog stoljeća. U to vrijeme dominirala je ideja o Svemiru kao stacionarnoj strukturi. U međuvremenu, opća teorija relativnosti (GR) pretpostavljala je da će prije ili kasnije doći do "lijepljenja" svih svemirskih objekata u jednu kuglu, dogodit će se takozvani gravitacijski kolaps. Između svemirskih tijela nema odbojnih sila. Međusobno privlačenje kompenzira se centrifugalnim silama koje stvaraju stalno kretanje zvijezda, planeta i drugih tijela. Tako se održava ravnoteža sustava.

Kako bi spriječio teoretski kolaps Svemira, Einstein je uveo - vrijednost koja dovodi sustav u potrebno stacionarno stanje, ali je istovremeno zapravo izmišljena, bez očigledne osnove.

Svemir koji se širi

Proračuni i otkrića Friedmana i Hubblea pokazali su da nema potrebe razbijati harmonične jednadžbe opće relativnosti uz pomoć nove konstante. Dokazano je, a danas je ta činjenica praktički nedvojbena, da se Svemir širi, da je nekada imao početak, a o stacionarnosti ne može biti govora. Daljnji razvoj kozmologije doveo je do nastanka teorije velikog praska. Glavna potvrda novih pretpostavki je uočeno povećanje udaljenosti između galaksija s vremenom. Upravo je mjerenje brzine međusobnog udaljavanja susjednih svemirskih sustava dovelo do formiranja hipoteze da postoje tamna tvar i tamna energija.

Podaci nisu u skladu s teorijom

Fritz Zwicky 1931., a zatim Jan Oort 1932. i 1960-ih, bili su zaokupljeni izračunavanjem mase supstance galaksija u udaljenom skupu i njezinog omjera s brzinom njihovog međusobnog udaljavanja. S vremena na vrijeme znanstvenici su dolazili do istih zaključaka: ova količina materije nije dovoljna za gravitaciju koju stvara da drži zajedno galaksije koje se kreću tako velikim brzinama. Zwicky i Oort su sugerirali da postoji skrivena masa, tamna tvar svemira, koja ne dopušta da se svemirski objekti rasprše u različitim smjerovima.

No, hipotezu je znanstveni svijet prepoznao tek sedamdesetih godina, nakon objave rezultata rada Vere Rubin.

Izgradila je krivulje rotacije koje jasno pokazuju ovisnost brzine kretanja materije galaksije o udaljenosti koja je dijeli od središta sustava. Suprotno teorijskim pretpostavkama, pokazalo se da se brzine zvijezda ne smanjuju udaljavanjem od galaktičkog središta, već rastu. Takvo ponašanje svjetiljki moglo bi se objasniti samo prisutnošću haloa u galaksiji, koji je ispunjen tamnom materijom. Astronomija se tako suočila s potpuno neistraženim dijelom svemira.

Svojstva i sastav

Ovaj se naziva tamnim jer se ne može vidjeti ni na jedan postojeći način. Njegovu prisutnost prepoznajemo po neizravnom znaku: tamna tvar stvara gravitacijsko polje, a pritom ne emitira potpuno elektromagnetske valove.

Najvažniji zadatak koji se postavio pred znanstvenike bio je dobiti odgovor na pitanje od čega se ova materija sastoji. Astrofizičari su ga pokušali "napuniti" uobičajenom barionskom materijom (barionska materija sastoji se od više ili manje proučavanih protona, neutrona i elektrona). Tamni halo galaksija uključivao je kompaktne zvijezde slabog zračenja i goleme planete po masi bliske Jupiteru. Međutim, ove pretpostavke nisu izdržale ispitivanje. Barionska materija, poznata i poznata, stoga ne može igrati značajnu ulogu u skrivenoj masi galaksija.

Danas se fizika bavi potragom za nepoznatim komponentama. Praktična istraživanja znanstvenika temelje se na teoriji supersimetrije mikrokozmosa, prema kojoj za svaku poznatu česticu postoji supersimetrični par. To su oni koji čine tamnu tvar. Međutim, još uvijek nema dokaza o postojanju takvih čestica, možda je to stvar bliske budućnosti.

tamna energija

Otkrićem nove vrste materije nisu prestala iznenađenja koja je Svemir priredio znanstvenicima. Godine 1998. astrofizičari su ponovno imali priliku usporediti podatke teorija s činjenicama. Ovu godinu obilježila je eksplozija u galaksiji daleko od nas.

Astronomi su izmjerili udaljenost do nje i bili su iznimno iznenađeni primljenim podacima: zvijezda je planula mnogo dalje nego što je trebala biti prema postojećoj teoriji. Pokazalo se da se s vremenom povećava: sada je mnogo veći nego prije 14 milijardi godina, kada se navodno dogodio Veliki prasak.

Kao što znate, da bi se ubrzalo kretanje tijela, ono mora prenijeti energiju. Sila koja uzrokuje brže širenje svemira postala je poznata kao tamna energija. Ovo nije ništa manje misteriozan dio kozmosa od tamne tvari. Poznato je samo da ga karakterizira jednolika raspodjela po cijelom svemiru, a njegov se utjecaj može registrirati samo na golemim kozmičkim udaljenostima.

I opet kozmološka konstanta

Tamna energija uzdrmala je teoriju velikog praska. Dio znanstvenog svijeta skeptičan je u pogledu mogućnosti postojanja takve tvari i ubrzanja širenja koje ona uzrokuje. Neki astrofizičari pokušavaju oživjeti zaboravljenu Einsteinovu kozmološku konstantu, koja opet iz kategorije velike znanstvene greške može prijeći u broj radnih hipoteza. Njegova prisutnost u jednadžbama stvara antigravitaciju, što dovodi do ubrzanja širenja. Međutim, neke posljedice prisutnosti kozmološke konstante ne slažu se s opažačkim podacima.

Danas su tamna tvar i tamna energija, koje čine većinu materije u svemiru, misteriji za znanstvenike. Ne postoji jednoznačan odgovor na pitanje o njihovoj prirodi. Štoviše, možda to nije posljednja tajna koju svemir krije od nas. Tamna tvar i energija mogu postati prag novih otkrića koja mogu promijeniti naše razumijevanje strukture Svemira.

MOSKVA, 12. prosinca - RIA Novosti. Količina tamne tvari u svemiru smanjila se za oko 2-5%, što može objasniti razlike u vrijednostima nekih važnih kozmoloških parametara u vrijeme Velikog praska i danas, kažu ruski kozmolozi u članku objavljenom u časopisu Fizički pregled D.

"Zamislimo da se tamna tvar sastoji od nekoliko komponenti, poput obične materije. A jedna komponenta se sastoji od nestabilnih čestica, čiji je životni vijek prilično dug: u eri formiranja vodika, stotinama tisuća godina nakon Velikog praska, one još uvijek postoje u svemiru, a danas su već nestali, nakon što su se raspali u neutrine ili hipotetske relativističke čestice. Tada će količina tamne tvari u prošlosti i danas biti drugačija", rekao je Dmitrij Gorbunov s Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju, cit. priopćila je tiskovna služba sveučilišta.

Tamna tvar je hipotetska tvar koja se manifestira isključivo kroz gravitacijsku interakciju s galaksijama, unoseći distorzije u njihovo kretanje. Čestice tamne tvari ne stupaju u interakciju ni s jednom vrstom elektromagnetskog zračenja, te se stoga ne mogu zabilježiti tijekom izravnih promatranja. Tamna tvar čini oko 26% mase svemira, dok "obična" materija čini samo oko 4,8% njegove mase - ostatak otpada na jednako misterioznu tamnu energiju.

Promatranja distribucije tamne tvari u najbližim i najudaljenijim kutovima svemira, provedena pomoću zemaljskih teleskopa i sonde Planck, nedavno su otkrila čudnu stvar - pokazalo se da brzina širenja svemira i neka svojstva "odjek" Velikog praska u dalekoj prošlosti i danas osjetno drugačiji. Na primjer, danas se galaksije udaljavaju jedna od druge mnogo brže nego što proizlazi iz rezultata analize pozadinskog zračenja.

Gorbunov i njegovi kolege pronašli su mogući razlog za to.

Prije godinu dana jedan od autora članka, akademik Igor Tkačev s Instituta za nuklearnu fiziku Ruske akademije znanosti u Moskvi, formulirao je teoriju takozvane raspadajuće tamne tvari (DDM), u kojoj, za razliku od prema općeprihvaćenoj teoriji "hladne tamne tvari" (CDM), dio ili sve čestice su nestabilne. Te bi se čestice, kako sugeriraju Tkačev i njegovi suradnici, trebale raspadati dovoljno rijetko, ali u primjetnoj količini kako bi generirale odstupanja između mladog i modernog Svemira.

U svom novom radu, Tkachev, Gorbunov i njihov kolega Anton Chudaikin pokušali su izračunati koliko se tamne tvari moralo raspasti koristeći podatke koje su prikupili Planck i druge zvjezdarnice proučavajući CMB i prve galaksije u svemiru.

Kako su pokazali njihovi izračuni, raspad tamne tvari doista može objasniti zašto rezultati promatranja ove tvari uz pomoć Plancka ne odgovaraju podacima promatranja klastera galaksija nama najbližih.

Zanimljivo, za to je potreban raspad relativno male količine tamne tvari – od 2,5 do 5% njezine ukupne mase, čija je količina gotovo neovisna o tome kakva bi temeljna svojstva Svemir trebao imati. Sada, kako objašnjavaju znanstvenici, sva se ta materija raspala, a ostatak tamne materije, stabilne prirode, ponaša se kao što opisuje CDM teorija. S druge strane, također je moguće da se nastavi raspadati.

"To znači da u današnjem Svemiru ima 5% manje tamne tvari nego što je bilo u eri formiranja prvih molekula vodika i helija nakon rođenja Svemira. Ne možemo sada reći kojom brzinom se ovaj nestabilni dio raspao, moguće je da se tamna tvar i sada nastavlja raspadati, iako je ovo još jedan mnogo složeniji model”, zaključuje Tkačev.

Na pragu smo otkrića koje može promijeniti bit naših predodžbi o svijetu. Govorimo o prirodi tamne tvari. Posljednjih godina astronomija je poduzela velike korake u promatračkom opravdanju tamne tvari, a danas se postojanje takve materije u Svemiru može smatrati čvrsto utvrđenom činjenicom. Posebnost situacije je u tome što astronomi promatraju strukture koje se sastoje od tvari nepoznate fizičarima. Tako se pojavio problem utvrđivanja fizičke prirode ove materije.

1. "Donesi nešto, ne znam što"

Moderna fizika elementarnih čestica ne poznaje čestice koje imaju svojstva tamne tvari. Zahtijeva proširenje standardnog modela. Ali kako, u kojem smjeru krenuti, što i gdje tražiti? Riječi iz poznate ruske bajke, stavljene u naslov ovog odjeljka, na najbolji mogući način odražavaju trenutnu situaciju.

Fizičari traže nepoznate čestice, imajući samo općenite ideje o svojstvima promatrane materije. Koja su to svojstva?

Znamo samo da tamna tvar stupa u interakciju sa svjetlećom materijom (barionima) na gravitacijski način i da je hladni medij s kozmološkom gustoćom nekoliko puta većom od gustoće bariona. Zbog tako jednostavnih svojstava, tamna tvar izravno utječe na razvoj gravitacijskog potencijala Svemira. Kontrast njegove gustoće povećavao se s vremenom, što je dovelo do stvaranja gravitacijski vezanih sustava aureole tamne tvari.

Treba naglasiti da bi se ovaj proces gravitacijske nestabilnosti mogao pokrenuti u Friedmannovom svemiru samo u prisutnosti poremećaja gustoće sjemena, čije samo postojanje ni na koji način nije povezano s tamnom tvari, već je posljedica fizike Velikog praska. . Stoga se postavlja još jedno važno pitanje o podrijetlu perturbacija sjemena, iz kojih se razvila struktura tamne tvari.

Pitanje nastanka početnih kozmoloških poremećaja bit će razmotreno nešto kasnije. Sada se vratimo tamnoj tvari.

Barioni su zarobljeni u gravitacijskim jažicima koncentracija tamne tvari. Stoga, iako čestice tamne tvari ne stupaju u interakciju sa svjetlom, svjetlost postoji tamo gdje postoji tamna tvar. Ovo izvanredno svojstvo gravitacijske nestabilnosti omogućilo je proučavanje količine, stanja i distribucije tamne tvari iz podataka promatranja od radijskog raspona do X-zraka.

Nezavisna potvrda naših zaključaka o svojstvima tamne tvari i o drugim parametrima Svemira su podaci o anizotropiji i polarizaciji kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja, o obilju lakih elemenata u Svemiru, te o raspodjeli apsorpcije. linije materije u spektrima dalekih kvazara. Sve važniju ulogu ima numerička simulacija, koja je zamijenila eksperiment u kozmološkim proučavanjima. Najvrjednije informacije o distribuciji tamne tvari sadržane su u brojnim promatračkim podacima o gravitacijskom lećanju udaljenih izvora pomoću obližnjih nakupina tvari.

Riža. 1. Fotografija neba u smjeru jata galaksija 0024 + 1654, snimljena teleskopom Hubble.

Slika 1 prikazuje presjek neba u smjeru jedne od tih nakupina tamne mase ($\sim 10^(14)M_(odot)$). Vidimo skupinu galaksija uhvaćenu gravitacijskim poljem ove skupine, vrući rendgenski plin koji počiva na dnu gravitacijske potencijalne jame i višestruku sliku jedne od pozadinskih galaksija koja se pojavila na liniji vida tame. halo i bio je iskrivljen njegovim gravitacijskim poljem.

Tablica 1. Glavni kozmološki parametri

Tablica 1 prikazuje prosječne vrijednosti kozmoloških parametara dobivenih astronomskim promatranjima (10% točnosti). Očito, ukupna gustoća energije svih vrsta čestica u Svemiru ne prelazi 30% ukupne kritične gustoće (doprinos neutrina nije veći od nekoliko postotaka). Preostalih 70% je u obliku koji nije sudjelovao u gravitacijskom gomilanju materije. Ovo svojstvo ima samo kozmološka konstanta ili njezina generalizacija, medij s negativnim tlakom ($|\varepsilon + p|\ll\varepsilon $), koji se naziva "tamna energija". Utvrđivanje prirode potonjeg dugoročna je perspektiva razvoja fizike.

Ovo izvješće posvećeno je pitanjima fizičke kozmologije, čije se rješavanje očekuje u nadolazećim godinama. Prije svega, to se odnosi na određivanje početnih uvjeta za formiranje struktura tamne tvari i potragu za samim nepoznatim česticama.

2. Rani svemir i kasni svemir

Promatrana struktura Svemira rezultat je zajedničkog djelovanja početnih uvjeta i evolucije polja poremećaja gustoće. Suvremeni opažački podaci omogućili su određivanje karakteristika polja poremećaja gustoće u različitim epohama njegovog razvoja. Tako je bilo moguće razdvojiti podatke o početnim uvjetima i o uvjetima razvoja, što je označilo početak samostalnog proučavanja fizike ranog i kasnog Svemira.

Pojam "rani svemir" u modernoj kozmologiji označava posljednju fazu ubrzanog širenja nakon koje slijedi prijelaz u vruću fazu evolucije. Ne znamo parametre Velikog praska, postoje samo gornje granice (vidi odjeljak 3, relacije (12)). Međutim, postoji dobro razvijena teorija nastanka kozmoloških poremećaja, prema kojoj možemo izračunati spektre početnih poremećaja gustoće materije i primarnih gravitacijskih valova ovisno o vrijednostima kozmoloških parametara.
Razlozi nepostojanja općeprihvaćenog modela ranog Svemira leže u stabilnosti predviđanja inflacijske paradigme Velikog praska - blizina generiranih spektara ravnoj formi, relativna malenost amplitude kozmoloških gravitacijskih valova, blizina generiranih spektara ravnoj formi, relativna malena amplituda kozmoloških gravitacijskih valova, blizina generiranih spektara ravnoj formi trodimenzionalna euklidska priroda vidljivog svemira, itd. - koja se može dobiti u širokoj klasi parametara modela. Trenutak istine za izgradnju modela ranog Svemira moglo bi biti otkriće kozmoloških gravitacijskih valova, što se čini mogućim u slučaju uspješnog međunarodnog svemirskog eksperimenta "Planck", koji bi trebao započeti 2008. godine.

Naše znanje o kasnom svemiru dijametralno je suprotno. Imamo prilično točan model - znamo sastav materije, zakone razvoja strukture, vrijednosti kozmoloških parametara (vidi tablicu 1), ali u isto vrijeme nemamo općeprihvaćenu teoriju o podrijetlu komponente materije.

Poznata svojstva vidljivog svemira omogućuju nam da opišemo njegovu geometriju u terminima teorije poremećaja. Mali parametar ($10^(-5)$) je amplituda kozmoloških poremećaja.

U nultom redu, Svemir je Friedmannov i opisan je jednom funkcijom vremena - faktorom razmjera $a(t)$. Prvi red je nešto kompliciraniji. Perturbacije metrike su zbroj tri neovisna moda - skalarnog $S(k)$, vektorskog $V(k)$ i tenzorskog $T(k)$, od kojih je svaki karakteriziran vlastitom spektralnom funkcijom vala broj $k$. Skalarni način opisuje kozmološke poremećaje gustoće, vektorski način je odgovoran za vrtložna gibanja materije, a tenzorski način su gravitacijski valovi. Tako je cjelokupna geometrija opisana pomoću četiri funkcije: $a(t),~ S(k),~ V(k)$ i $T(k)$, od kojih su nam danas poznate samo prve dvije (u neke domene definicije).

Veliki prasak bio je katastrofalan proces brzog širenja popraćen intenzivnim gravitacijskim poljem koje se brzo mijenja. Tijekom kozmološke ekspanzije, metričke perturbacije spontano su rođene parametrijski iz vakuumskih fluktuacija, baš kao što se svaki bezmaseni stupanj slobode rađa pod djelovanjem vanjskog varijabilnog polja. Analiza opažačkih podataka ukazuje na kvantno-gravitacijski mehanizam za generiranje golih perturbacija. Dakle, velika struktura Svemira primjer je rješenja problema mjerljivosti u kvantnoj teoriji polja.

Zabilježimo glavna svojstva generiranih perturbacijskih polja: Gaussova statistika (slučajne distribucije u prostoru), istaknuta vremenska faza ("rastuća" grana perturbacija), odsutnost istaknute skale u širokom rasponu valnih duljina i amplituda gravitacijskih valova različita od nule. Potonje je od odlučujuće važnosti za konstrukciju modela ranog Svemira, budući da, imajući najjednostavniju vezu s pozadinskom metrikom, gravitacijski valovi nose izravnu informaciju o energetskim razmjerima Velikog praska.

Kao rezultat razvoja skalarnog načina poremećaja nastale su galaksije i drugi astronomski objekti. Važno postignuće posljednjih godina (eksperiment WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)) bilo je ozbiljno usavršavanje našeg znanja o anizotropiji i polarizaciji CMB-a, koja je nastala mnogo prije pojave galaksija kao rezultat utjecaja na raspodjela fotona sva tri načina kozmoloških poremećaja.

Zajednička analiza opažačkih podataka o distribuciji galaksija i anizotropiji kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja omogućila je odvajanje početnih uvjeta i evolucije. Koristeći uvjet da je zbroj $S+V+T\approx 10^(-10)$ fiksiran CMB anizotropijom, možemo dobiti gornju granicu zbroja vrtložnih i tenzorskih modova poremećaja u Svemiru (njihov detekcija je moguća samo uz povećanje točnosti opažanja):
$$\frac(V+T)(S) Kad bi se nejednakost (1) prekršila, veličina poremećaja gustoće bila bi nedovoljna za formiranje promatrane strukture.

3. U početku bijaše zvuk...

Učinak kvantno-gravitacijske proizvodnje polja bez mase dobro je proučen. Ovako se mogu roditi čestice materije (vidi, na primjer, ) (iako su posebno reliktni fotoni nastali kao rezultat raspada pramaterije u ranom Svemiru). Na isti način generiraju se gravitacijski valovi i poremećaji gustoće, budući da su ta polja također bez mase i njihova proizvodnja nije zabranjena uvjetom praga energije. Problem generiranja vrtložnih poremećaja još uvijek čeka svoje istraživače.

Teorija $S$- i $T$-modova poremećaja u Friedmannovom svemiru svedena je na kvantno-mehanički problem neovisnih oscilatora $q_k(\eta)$ smještenih u vanjskom parametarskom polju ($\alpha(\eta )$) u svijetu Minkowskog s vremenskom koordinatom $\eta=\int dt/a$. Djelovanje i Lagrangian elementarnih oscilatora ovise o njihovoj prostornoj frekvenciji $k \in (0, \infty)$:
$$S_k = \int L_kd\eta,~\;\;\;L_k=\frac(\alpha^2)(2k^3)(q'^2-\omega^2q^2)~\;\; \;\;\;\;\;\;\; (2)$$
gdje primena označava vremensku derivaciju $\eta$, $\omega=\beta$ je frekvencija oscilatora, $\beta$ je brzina širenja poremećaja u jedinicama brzine svjetlosti u vakuumu (u daljnjem tekstu $c=\ hbar =1$, indeks $k$ je izostavljen iz polja $q$); u slučaju $T$-moda, $q = q_T$ je transverzalna komponenta bez traga metričkog tenzora,
$$\alpha^2_T=\frac(a^2)(8\pi G)~\;\;\;\beta=1, ~\;\;\;\;\;\;\;\;\ ; (3)$$
a u slučaju $S$-moda $q = q_s$ - linearna superpozicija longitudinalnog gravitacijskog potencijala (poremećaj faktora razmjera) i 3-brzinskog potencijala medija, pomnoženog s Hubbleovim parametrom,
$$\alpha^2_S=\frac(a^2\gamma)(4\pi G\beta^2),\;\;\gamma=\frac(\dot(H))(H^2),\ ;\;H=\frac(\dot(a))(a),~\;\;\;\;\;\;\;\;\; (4)$$
točka označava vremensku derivaciju $t$.

Kao što se može vidjeti iz (3), polje $q_T$ je fundamentalno, jer je minimalno povezano s pozadinskom metrikom i ne ovisi o svojstvima materije (u općoj teoriji relativnosti, brzini širenja gravitacijskih valova jednaka je brzini svjetlosti). Što se tiče $q_S$, njegova veza s vanjskim poljem (4) je kompliciranija: uključuje i derivacije faktora razmjera i neke karakteristike tvari (na primjer, brzinu širenja poremećaja u mediju). Ne znamo ništa o pramateriji u ranom Svemiru - postoje samo opći pristupi ovom pitanju.
Obično se idealni medij razmatra s tenzorom energije i momenta koji ovisi o gustoći energije $\epsilon$, tlaku $p$ i 4-brzini materije $u^\mu$. Za $S$-mod, 4-brzina je potencijalna i može se prikazati kao gradijent 4-skalara $\phi$:
$$T_(\mu\nu)=(\epsilon + p)u_\mu u_\nu-pg_(\mu\nu),\;\;u_\mu=\frac(\phi_(,\mu)) (w),~\;\;\;\;\;\;\;\;\; (5)$$
gdje je $w^2=\phi_(,\mu)\phi_(,\nu) g^(\mu\nu)$ funkcija normalizacije, indeks zarez znači derivaciju u odnosu na koordinatu. Brzina zvuka dana je korištenjem "jednadžbe stanja" kao faktora proporcionalnosti između pratećih poremećaja tlaka i gustoće energije materije:
$$\delta p_c=\beta^2\delta\epsilon_c,~\;\;\;\;\;\;\;\;\; (6)$$
gdje je $\delta X_c\equiv\delta X – v\dot(X)$, $v\equiv\delta\phi /w$ 3-brzinski potencijal medija.

U linearnom poretku teorije poremećaja, koncept idealnog medija ekvivalentan je konceptu polja, prema kojem je materijalnom polju $\phi$ dodijeljena Lagrangeova gustoća, $L=L(w,\phi)$. U pristupu polja, brzina širenja pobuda nalazi se iz jednadžbe
$$\beta^(-2)=\frac(\partial\ln|\partial L/\partial w|)(\partial\ln|w|),~\;\;\;\;\;\; \;\;\; (7)$$
što također odgovara relaciji (6). Većina modela ranog Svemira pretpostavlja da je $\beta\sim 1$ (osobito, u fazi kojom dominira zračenje $\beta=1/\sqrt(3)$).

Evolucija elementarnih oscilatora opisana je Klein-Gordonovom jednadžbom
$$\bar(q)''+(\omega^2-U) \bar(q)=0,~\;\;\;\;\;\;\;\;\; (8)$$
gdje
$$\bar(q)\equiv\alpha q,\;\;U\equiv\frac(\alpha "")(\alpha),~\;\;\;\;\;\;\;\; \; (9)$$
Rješenje jednadžbe (8) ima dvije asimptotske grane ponašanja: adijabatsku ($\omega^2>U$), kada je oscilator u modu slobodne oscilacije i njegova amplituda pobude opada ($|q|\sim(\alpha\ sqrt(\beta ))^(-1)$) i parametarski ($\omega^2

Kvantitativno, spektri generiranih poremećaja ovise o početnom stanju oscilatora:
$$T\equiv 2\langle q_T^2\rangle,\;\;\;S\equiv\langle q_S^2\rangle,~\;\;\;\;\;\;\;\;\; (10)$$
koeficijent 2 u izrazu za tenzorski mod uzima u obzir dvije polarizacije gravitacijskih valova. Stanje $\langle\rangle$ smatra se glavnim stanjem, tj. koji odgovara minimalnoj razini početne pobude oscilatora. Ovo je glavna hipoteza teorije Velikog praska. U prisutnosti adijabatske zone osnovno (vakuumsko) stanje elementarnih oscilatora je jedino.
Dakle, uz pretpostavku da funkcija U raste s vremenom i $\beta\sim 1$, dobivamo univerzalni opći rezultat za spektre $T(k)$ i $S(k)$:
$$T\approx\frac((1-\gamma/2)H^2)(M_P^2),\;\;\;\frac(T)(S)\approx4\gamma~\;\;\ ;\;\;\;\;\;\; (11)$$
gdje je $k=\sqrt(U)\approx aH$ i $M_p\equiv G^(-1/2)$ Planckova masa. Kao što se može vidjeti iz (11), u teoriji, mod $T$ nije ni na koji način diskriminiran u odnosu na mod $S$. Sve je u vrijednosti $\gamma$ faktora u epohi generiranja poremećaja.
Iz opažene činjenice da je $T$-mod malen u našem svemiru (vidi odjeljak 2, relacija (1)), dobivamo gornju granicu energetske ljestvice Velikog praska i parametra $\gamma$ u rani svemir:
$$H Posljednji uvjet znači da je Veliki prasak imao inflacijski karakter ($\gamma) $ u početnoj (adijabatskoj) i završnoj (radijacijsko dominiranoj, $a\propto n$) fazi evolucije (vidi sliku 2) .

Riža. 2. Prikaz rješenja jednadžbe (8) u formulaciji problema raspršenja

Za svaku od navedenih asimptotika opće rješenje je
$$\bar(q)=C_1\sin\omega\eta+C_2\cos\omega\eta,~\;\;\;\;\;\;\;\;\; (13)$$
gdje operatori $C_(1,2)$ definiraju amplitude "rastuće" i "padajuće" grane evolucije. U stanju vakuuma početna vremenska faza polja je proizvoljna: $\langle|C_1^((in))|\rangle=\langle|C_2^((in))|\rangle$. Međutim, kao rezultat rješavanja jednadžbi evolucije, ispada da u fazi kojom dominira zračenje ostaje samo rastuća grana poremećaja zvuka dobiti: $\langle|C_1^((out))|\rangle\gg\ langle|C_2^((out))| \rangle$. U trenutku kada se zračenje odvoji od materije u epohi rekombinacije, spektar zračenja je moduliran s fazom $k=n\pi\sqrt(3)/\eta_(rec)$, gdje je $n$ prirodni broj .

Riža. 3. Manifestacija modulacije zvuka u CMB spektru anizotropije. (Prema WMAP eksperimentima, ACBAR (Arcminute Cosmology Bolometer Array Receiver), BOOMERANG (Ballon Observations Of Milimetric Extragalactic Radiation AND Geophysics), CBI (Cosmic Background Imager), VSA (Very Small Array).)

Te se akustične oscilacije opažaju u CMB spektru anizotropije (slika 3, veliki vrh odgovara $n = 1$) i perturbacijama gustoće, što potvrđuje kvantno gravitacijsko podrijetlo moda $S$. U spektru poremećaja gustoće, modulacija zvuka je potisnuta faktorom malenosti udjela bariona u odnosu na ukupnu gustoću materije, što omogućuje pronalaženje tog udjela neovisno o drugim kozmološkim testovima. Sama skala oscilacije služi kao primjer standardnog ravnala kojim se određuju najvažniji parametri Svemira. U tom smislu treba naglasiti da je akutni problem degeneracije kozmoloških parametara u opažačkim podacima, koji je dugi niz godina onemogućavao konstrukciju pravog modela Svemira, sada otklonjen zahvaljujući obilju neovisnih i komplementarnih promatračkih podataka. testovi.

Ukratko, možemo reći da je problem nastanka početnih kozmoloških poremećaja i velike strukture Svemira danas načelno riješen. Teorija o kvantno-gravitacijskom podrijetlu perturbacija u ranom Svemiru bit će konačno potvrđena nakon otkrića $T$-moda, što bi se moglo dogoditi u bliskoj budućnosti. Dakle, najjednostavniji model Velikog praska (inflacija potencije na masivnom skalarnom polju) predviđa vrijednost amplitude $T$-mode samo 5 puta manje od amplitude $S$-mode. Suvremeni alati i tehnologije omogućuju rješavanje problema registriranja tako malih signala iz podataka promatranja anizotropije i polarizacije CMB-a.

4. Tamna strana materije

Postoji nekoliko hipoteza o podrijetlu materije, ali niti jedna još nije potvrđena. Postoje izravne opažajne indikacije da je misterij tamne tvari usko povezan s barionskom asimetrijom svemira. Međutim, danas ne postoji općeprihvaćena teorija o podrijetlu barionske asimetrije i tamne tvari.

Gdje se nalazi tamna tvar?

Znamo da se svjetleća komponenta materije promatra u obliku zvijezda okupljenih u galaksije različitih masa, te u obliku rendgenskog plina klastera. Međutim, većina obične materije (do 90%) je u obliku razrijeđenog intergalaktičkog plina s temperaturom od nekoliko elektron volti, kao i u obliku MACHO (Massive Compact Halo Object) - kompaktnih ostataka evolucije zvijezde i objekti male mase. Budući da te strukture obično imaju nisku luminoznost, za njih se zalijepio naziv "tamni barioni".

Riža. 4. Gornja granica masenog udjela galaktičkog haloa u MACNO-u prema eksperimentu EROS (od francuskog - Experience pour la Recherche d "Objets Sombres").

Nekoliko grupa (MACHO, EROS, itd.) proučavalo je broj i distribuciju kompaktnih tamnih objekata u aureoli naše Galaksije na temelju događaja mikroleća. Kao rezultat zajedničke analize dobiveno je važno ograničenje - ne više od 20% ukupne mase haloa koncentrirano je u MACNO u rasponu vrijednosti od mase Mjeseca do mase zvijezda ( Slika 4). Ostatak tamne tvari haloa sastoji se od čestica nepoznate prirode.

Gdje je još skrivena nebarionska tamna tvar?

Razvoj visokih tehnologija u promatračkoj astronomiji 20. stoljeća omogućio je dobivanje jasnog odgovora na ovo pitanje: nebarionska tamna tvar nalazi se u gravitacijski vezanim sustavima (aureolama). Čestice tamne tvari su nerelativističke i slabo međusobno djeluju - njihovi disipativni procesi nisu isti kao kod bariona. S druge strane, barioni se radijacijom hlade, talože i nakupljaju u središtima aureole, postižući rotacijsku ravnotežu. Tamna tvar ostaje raspoređena oko vidljive tvari galaksija s karakterističnom ljestvicom od oko 200 kpc. Dakle, u Lokalnoj skupini, koja uključuje Andromedinu maglicu i Mliječnu stazu, više od polovice sve tamne tvari koncentrirano je u ove dvije velike galaksije. U Standardnom modelu fizike elementarnih čestica nema čestica s traženim svojstvima. Važan parametar koji se ne može odrediti iz promatranja zbog načela ekvivalencije je masa čestice. U okviru mogućih proširenja Standardnog modela, postoji nekoliko kandidata za čestice tamne tvari. Glavni su navedeni u tablici. 2 uzlaznim redoslijedom njihove mase mirovanja.

Tablica 2. Kandidati za nebarionske čestice tamne tvari

Današnja glavna verzija masivnih čestica - hipoteza o neutralinu - povezana je s minimalnom supersimetrijom. Ova hipoteza može se testirati na Velikom hadronskom akceleratoru u CERN-u, čije je lansiranje planirano za 2008. Očekivana masa takvih čestica je $\sim$ 100 GeV, a njihova gustoća u našoj Galaksiji je jedna čestica u volumenu čaša za čaj.

Potraga za česticama tamne tvari provodi se diljem svijeta na mnogim postrojenjima. Zanimljivo je primijetiti da se neutralna hipoteza može neovisno potvrditi kako u podzemnim eksperimentima o elastičnom raspršenju tako i posrednim podacima o anihilaciji neutralina u Galaksiji. Do sada je pozitivan odgovor dobio samo jedan od podzemnih detektora projekta DAMA (DArk MAtter), gdje se već nekoliko godina opaža signal nepoznatog porijekla tipa "ljeto-zima". Međutim, raspon masa i presjeka povezanih s ovim eksperimentom još nije potvrđen na drugim objektima, što dovodi u pitanje pouzdanost i značaj rezultata.

Važno svojstvo neutralina je mogućnost njihovog neizravnog opažanja iz anihilacijskog toka u gama području. U procesu hijerarhijskog zbijanja takve bi čestice mogle formirati mini-halo karakteristične veličine reda veličine Sunčevog sustava i mase reda veličine mase Zemlje, čiji su ostaci preživjeli do danas dan. Sama Zemlja s velikom vjerojatnošću može se nalaziti unutar takvih minihalosa, gdje se gustoća čestica povećava nekoliko desetaka puta. To povećava vjerojatnost izravne i neizravne detekcije tamne tvari u našoj galaksiji. Postojanje takvih različitih metoda pretraživanja ulijeva optimizam i omogućuje nam da se nadamo ranom utvrđivanju fizičke prirode tamne tvari.

5. Na pragu nove fizike

U naše vrijeme postalo je moguće neovisno odrediti svojstva ranog i kasnog Svemira iz promatračkih astronomskih podataka. Razumijemo kako su nastale početne kozmološke perturbacije gustoće iz kojih se razvila struktura Svemira. Poznate su nam vrijednosti najvažnijih kozmoloških parametara na kojima se temelji Standardni model svemira, koji danas nema ozbiljnih konkurenata. Međutim, temeljna pitanja podrijetla Velikog praska i glavnih komponenti materije ostaju neriješena.

Promatračko određivanje tenzorskog načina kozmoloških poremećaja ključ je za konstrukciju modela ranog Svemira. Ovdje se radi o jasnom predviđanju teorije koja je dobro ispitana u slučaju $S$ moda i ima mogućnost eksperimentalne provjere $T$ moda u nadolazećim godinama.

Teorijska fizika, koja je dala opsežan popis mogućih smjerova i metoda traženja čestica tamne tvari, iscrpila se. Sada je na redu eksperiment. Sadašnja situacija podsjeća na onu koja je prethodila velikim otkrićima - otkriću kvarkova, W- i Z-bozona, neutrinskih oscilacija, anizotropije i polarizacije kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja.

Postavlja se jedno pitanje, koje je, međutim, izvan okvira ovog preglednog izvješća: zašto je priroda tako velikodušna prema nama i dopušta nam da otkrijemo njezine tajne?

Bibliografija

1. Grib A A, Mamaev S G, Mostepanenko V M Kvantni efekti u intenzivnim vanjskim poljima (Moskva: Atomizdat, 1980.)
2. Zel'dovich Ya B, Starobinsky A A JETP 61 2161 (1971)
3. GrischukLPZHEGF67 825(1974)
4. Lukash V N JETP 79 1601 (1980)
5. Lukash VN, astro-ph/9910009
6. Strokov VN Astron. časopis 84 483 (2007)
7. Lukash VN UFN176 113 (2006)
8. Lukash VN, Mikheeva EV Int. J. Mod. Phys. A 15 3783 (2000.)

V.N. Lukash, E.V. Mikheev

Do danas, misterij odakle dolazi tamna tvar nije riješen. Postoje teorije koje sugeriraju da se sastoji od međuzvjezdanog plina niske temperature. U tom slučaju tvar ne može dati nikakvo zračenje. Međutim, postoje teorije koje se protive ovoj ideji. Kažu da se plin može zagrijati, što dovodi do činjenice da postaju obične "barionske" tvari. U prilog ovoj teoriji ide i činjenica da masa plina u hladnom stanju ne može eliminirati deficit koji se u tom slučaju javlja.

Toliko je pitanja u teorijama o tamnoj tvari da je vrijedno razumjeti ovo malo detaljnije.

Što je tamna tvar?

Pitanje što je tamna tvar pojavilo se prije otprilike 80 godina. Još početkom 20.st. U to je vrijeme švicarski astronom F. Zwicky došao na ideju da je masa svih galaksija u stvarnosti veća od mase svih onih objekata koji se s vlastitim plinovima mogu vidjeti kroz teleskop. Svi brojni tragovi upućivali su na to da u svemiru postoji nešto nepoznato što ima impresivnu masu. Odlučeno je ovoj neobjašnjivoj tvari dati naziv "tamna tvar".

Ova nevidljiva tvar zauzima najmanje četvrtinu cijelog svemira. Posebnost ove tvari je da njezine čestice ne djeluju dobro jedna s drugom i s drugim uobičajenim tvarima. Ta je interakcija toliko slaba da je znanstvenici ne mogu ni registrirati. Zapravo, postoje samo znakovi utjecaja čestica.

Proučavanjem ove problematike bave se najveći umovi diljem svijeta, pa i najveći svjetski skeptici vjeruju da će biti moguće uhvatiti čestice materije. Najpoželjniji cilj je to učiniti u laboratorijskim uvjetima. Radi se u rudnicima na velikim dubinama, takvi uvjeti za eksperimente su potrebni kako bi se isključile smetnje od čestica zraka iz svemira.

Vrlo je vjerojatno da će se puno novih informacija dobiti zahvaljujući modernim akceleratorima, posebno uz pomoć Velikog hadronskog sudarača.

Čestice tamne tvari imaju jednu čudnu osobinu – međusobno uništavanje. Kao rezultat takvih procesa nastaju gama zračenje, antičestice i čestice (kao što su elektron i pozitron). Stoga astrofizičari pokušavaju pronaći tragove gama zračenja ili antičestica. Za to se koriste razne zemaljske i svemirske instalacije.

Dokazi za postojanje tamne tvari

Prve sumnje u ispravnost izračuna mase svemira, kao što je već spomenuto, podijelio je astronom iz Švicarske F. Zwicky. Za početak je odlučio izmjeriti brzinu kretanja galaksija iz skupa Coma oko središta. A rezultat njegova rada donekle ga je zbunio, jer se pokazalo da je brzina kretanja ovih galaksija veća nego što je očekivao. Osim toga, unaprijed je izračunao ovu vrijednost. Ali rezultati se nisu podudarali.

Zaključak je bio očit: stvarna masa klastera bila je puno veća od prividne. To bi se moglo objasniti činjenicom da se većina materije koja se nalazi u ovom dijelu svemira ne može vidjeti, a također ju je nemoguće promatrati. Ova tvar očituje svoje svojstvo samo u obliku mase.

Brojni gravitacijski eksperimenti potvrdili su prisutnost nevidljive mase u galaktičkim klasterima. U teoriji relativnosti postoji neko tumačenje ovog fenomena. Ako ga slijedite, onda je svaka masa sposobna deformirati prostor, osim toga, poput leće, savija izravni tok svjetlosnih zraka. Klaster galaksija uzrokuje distorziju, njegov utjecaj je toliko jak da postaje uočljiv. Najiskrivljeniji pogled na galaksiju, koja se nalazi neposredno iza klastera. Ovo izobličenje se koristi za izračunavanje kako je materija raspoređena u ovom klasteru. Tako se mjeri prava masa. Uvijek se pokaže da je nekoliko puta veća od mase vidljive tvari.

Četiri desetljeća nakon rada pionira na ovom području, F. Zwickyja, ovom se problematikom pozabavio američki astronom V. Rubin. Proučavala je brzinu kojom tvar koja se nalazi na rubovima galaksija rotira oko središta galaksije. Ako slijedite Keplerove zakone koji se odnose na zakone gravitacije, onda postoji određeni odnos između brzine rotacije galaksija i udaljenosti do središta.

Ali u stvarnosti, mjerenja su pokazala da se brzina vrtnje nije mijenjala s povećanjem udaljenosti od središta. Ovakvi podaci mogu se objasniti samo na jedan način - materija galaksije ima istu gustoću iu središtu i uz rubove. Ali vidljiva tvar imala je puno veću gustoću u središtu i bila je karakterizirana razrijeđenošću na rubovima, a nedostatak gustoće mogao se objasniti samo prisutnošću neke tvari koja nije vidljiva oku.

Da bismo dali objašnjenje fenomena, potrebno je da ove vrlo nevidljive tvari u galaksijama bude gotovo 10 puta više od tvari koju možemo vidjeti. Upravo je ova nepoznata tvar dobila naziv "tamna materija", odnosno "tamna materija". Do danas, za astrofizičare, ovaj fenomen ostaje najzanimljiviji misterij.

Postoji još jedan argument u korist dokaza o postojanju tamne tvari. To proizlazi iz izračuna koji opisuju proces nastanka galaksija. Vjeruje se da je to počelo oko 300.000 godina nakon Velikog praska. Rezultati proračuna pokazuju da privlačnost između fragmenata materije koja se pojavila tijekom eksplozije nije mogla kompenzirati kinetičku energiju od širenja. Odnosno, materija se nije mogla koncentrirati u galaksijama, ali to možemo vidjeti danas.

Ova neobjašnjiva činjenica nazvana je paradoksom galaksije, navedena je kao argument koji ruši teoriju Velikog praska. Ali možete to pogledati s druge strane. Uostalom, čestice najobičnije tvari mogle bi se pomiješati s česticama tamne tvari. Tada izračuni postaju točni, no kako su nastale galaksije u kojima se nakupilo mnogo tamne tvari, a već su im se zbog gravitacije pridružile čestice obične tvari. Uostalom, obična materija čini mali dio ukupne mase svemira.

Vidljiva tvar ima relativno nisku gustoću u usporedbi s tamnom materijom jer je 20 puta gušća. Dakle, onih 95% mase Svemira, koji nedostaju prema izračunima znanstvenika, to je tamna tvar.

No, to je dovelo do zaključka da je cijeli vidljivi svijet, koji smo proučavali uzduž i poprijeko, toliko poznat i razumljiv, samo mali dodatak onome od čega se zapravo sastoji.

Sve galaksije, planeti i zvijezde samo su mali djelić onoga o čemu nemamo pojma. To je ono što je izloženo, a ono pravo nam je skriveno.

Pojam "tamna tvar" (ili skrivena masa) koristi se u raznim područjima znanosti: u kozmologiji, astronomiji, fizici. Riječ je o hipotetskom objektu - obliku sadržaja prostora i vremena, koji je u izravnoj interakciji s elektromagnetskim zračenjem, a ne propušta ga kroz sebe.

Tamna tvar - što je to?

Od pamtivijeka su ljudi zabrinuti zbog podrijetla svemira i procesa koji ga tvore. U doba tehnologije došlo se do važnih otkrića, a teorijska baza značajno je proširena. Godine 1922. britanski fizičar James Jeans i nizozemski astronom Jacobus Kaptein otkrili su da velik dio galaktičke materije nije vidljiv. Tada je prvi put nazvan pojam tamna tvar - to je tvar koja se ne može vidjeti niti jednom od metoda poznatih čovječanstvu. Prisutnost tajanstvene tvari odaje se neizravnim znakovima - gravitacijskim poljem, gravitacijom.

Tamna tvar u astronomiji i kozmologiji

Pretpostavljajući da se svi objekti i dijelovi u svemiru međusobno privlače, astronomi su uspjeli pronaći masu vidljivog prostora. No, pronađena je razlika u stvarnoj i predviđenoj težini. I znanstvenici su otkrili da postoji nevidljiva masa, koja čini do 95% sve nepoznate esencije u Svemiru. Tamna tvar u svemiru ima sljedeće karakteristike:

• pod utjecajem gravitacije
• utječe na druge svemirske objekte,
• malo interakcije sa stvarnim svijetom.

Tamna tvar - filozofija

Posebno mjesto u filozofiji zauzima tamna tvar. Ova se znanost bavi proučavanjem svjetskog poretka, temelja bića, sustava vidljivih i nevidljivih svjetova. Kao temeljni princip uzeta je određena tvar, određena prostorom, vremenom i okolišnim čimbenicima. Otkrivena mnogo kasnije, misteriozna tamna tvar kozmosa promijenila je shvaćanje svijeta, njegove strukture i evolucije. U filozofskom smislu, nepoznata supstanca, poput ugruška prostorno-vremenske energije, prisutna je u svakom od nas, stoga su ljudi smrtni, jer se sastoje od vremena koje ima kraj.

Čemu služi tamna tvar?

Samo mali dio svemirskih tijela (planeta, zvijezda itd.) je vidljiva materija. Prema standardima raznih znanstvenika, tamna energija i tamna tvar zauzimaju gotovo cijeli prostor u Kozmosu. Prvi čini 21-24%, dok energija zauzima 72%. Svaka tvar nejasne fizičke prirode ima svoje funkcije:

1. Crna energija, koja ne apsorbira niti emitira svjetlost, odbija objekte, uzrokujući širenje svemira.
2. Galaksije su izgrađene na temelju skrivene mase, njezina snaga privlači objekte u svemiru, zadržava ih na njihovim mjestima. Odnosno, usporava širenje svemira.

Od čega se sastoji tamna tvar?

Tamna tvar u Sunčevom sustavu je nešto što se ne može dotaknuti, ispitati i temeljito proučiti. Stoga se postavlja nekoliko hipoteza o njegovoj prirodi i sastavu:

1. Čestice nepoznate znanosti, koje sudjeluju u gravitaciji, sastavni su dio ove tvari. Nemoguće ih je otkriti teleskopom.
2. Fenomen je skupina malih crnih rupa (ne većih od Mjeseca).

Moguće je razlikovati dvije vrste skrivene mase, ovisno o brzini njezinih sastavnih čestica, gustoći njihove akumulacije.

1. vruće. Nije dovoljno za nastanak galaksija.
2. hladno. Sastoji se od sporih, masivnih ugrušaka. Te komponente mogu biti znanosti poznati aksioni i bozoni.

Postoji li tamna tvar?

Svi pokušaji mjerenja objekata neistražene fizičke prirode nisu bili uspješni. Godine 2012. istraživano je kretanje 400 zvijezda oko Sunca, ali nije dokazana prisutnost tamne tvari u velikim količinama. Čak i ako tamna tvar ne postoji u stvarnosti, postoji u teoriji. Uz njegovu pomoć objašnjava se položaj objekata svemira na njihovim mjestima. Neki znanstvenici pronalaze dokaze za postojanje skrivene kozmičke mase. Njegova prisutnost u svemiru objašnjava činjenicu da se klasteri galaksija ne raspršuju u različitim smjerovima i ne drže zajedno.

Tamna tvar - zanimljive činjenice

Priroda skrivene mase ostaje misterij, ali i dalje zanima znanstvene umove diljem svijeta. Redovito se provode pokusi pomoću kojih se pokušava istražiti sama tvar i njezine nuspojave. A činjenice o njoj nastavljaju se množiti. Na primjer:

1. Hvaljeni Veliki hadronski sudarač, najsnažniji akcelerator čestica na svijetu, radi velikom snagom kako bi otkrio postojanje nevidljive materije u svemiru. Svjetska zajednica sa zanimanjem iščekuje rezultate.
2. Japanski znanstvenici stvaraju prvu mapu skrivene mase u svijetu u svemiru. Planirano je da bude završen do 2019. godine.
3. Nedavno je teorijska fizičarka Lisa Randall sugerirala da su tamna tvar i dinosauri povezani. Ova supstanca poslala je komet na Zemlju, koji je uništio život na planeti.

Sastavni dijelovi naše galaksije i cijelog Svemira su svijetla i tamna materija, odnosno vidljivi i nevidljivi objekti. Ako se suvremena tehnologija nosi s proučavanjem prvih, metode se stalno usavršavaju, onda je vrlo problematično istražiti skrivene tvari. Čovječanstvo još nije shvatilo ovaj fenomen. Nevidljiva, nematerijalna, ali sveprisutna tamna tvar bila je i ostala jedna od glavnih misterija Svemira.