Tutkijat ympäri maailmaa työskentelevät aktiivisesti astrofysiikan ongelmien parissa ja löytävät päivittäin uusia tietoja avaruudesta. Jotkut maailmankaikkeuden fysiikan kysymykset ovat kuitenkin edelleen ratkaistava mysteeri. Tutkijat työskentelevät kymmenien avaruusfysiikan ongelmien parissa huipputekniikan laitteiden avulla. Mutta tällä hetkellä on luettelo kymmenestä maailmankaikkeuden pimeästä salaisuudesta, jotka tutkijoiden on vielä selvitettävä ja mahdollisesti muutettava maailmankuva.
1. Tumma aine
1930-luvulla sveitsiläinen tähtitieteilijä Fritz Zwicky päätyi tutkimuksensa aikana johtopäätökseen, että galaksiryhmän massa on suurempi kuin mitä niissä havaitaan teleskoopeilla. Nämä havainnot osoittivat, että avaruudessa oli jotain näkymätöntä, mutta tietyllä massalla. Tuntematonta ainetta kutsuttiin "pimeäksi aineeksi".
Tutkijat ovat havainneet, että tämä aine on neljäsosa kaikista maailmankaikkeuden aineista. Tähän asti tutkijat pyrkivät korjaamaan "läheisen aineen" hiukkasten vuorovaikutuksen. Uskomattomin asia on tarttua tähän ilmiöön laboratorio-olosuhteissa. Tämäntyyppiset kokeet tehdään syvässä kaivoksessa, koska on välttämätöntä vähentää kosmisen säteen aiheuttamia häiriöitä.
"Pimeällä aineella" on sellainen ominaisuus kuin keskinäinen tuhoaminen, mikä johtaa gammasäteilyn muodostumiseen ja antipartikkeliparien ja "normaalien" hiukkasten vapautumiseen. Astrofyysikot yrittävät kaapata avaruus- ja maanpäällisiä laitteita käyttäen gammasignaaleja, jotka ovat jälkiä pimeästä aineesta.
Mainosvideo:
2. Maailmankaikkeuden täyttymisvaihe
Tavallisen hypoteesin mukaan maailmankaikkeus alkoi inflaatiosta. Alkaessaan se alkoi laajentua suurella nopeudella, koska tietty fyysinen kenttä vaikutti siihen. Jotkut astrofyysikot ovat kuitenkin päätyneet siihen, ettei tällaista vaihetta ollut olemassa. Heidän teoriansa mukaan maailmankaikkeus laajeni samalla nopeudella kuin tällä hetkellä.
3. Tumma energia
Tutkijat ovat havainneet, että maailmankaikkeuden nopeutettu laajeneminen liittyy "pimeään energiaan", joka muodostaa noin 70% tämän aineen tiheydestä. Samaan aikaan fyysikot eivät voi antaa selkeää määritelmää siitä, mikä se on ja mitä ominaisuuksia tällä energialla on.
Ainoa tapa tutkia "pimeää energiaa" on tutkia maailmankaikkeuden evoluution yksityiskohtia sen olemassaolon eri aikakausina. Erään teorian mukaan inflaatiota seurasi hidas laajenemisjakso, joka kesti noin 5-7 miljardia vuotta. Hidastumista seurasi kiihtyvyys, joka voidaan havaita jo tänään. "Pimeän energian" toimintaa säätelevät lait ovat edelleen avoin kysymys.
4. Mustien aukkojen luonne
Useimmat tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että mustia aukkoja on olemassa. Niiden läsnäolo maailmankaikkeudessa kuitenkin vahvistetaan vain epäsuorilla kokeilla, koska niitä on mahdotonta havaita. Tosiasia on, että mustilla aukoilla ei ole pintaa sen sanan merkityksessä, johon olemme tottuneet. Niiden rajojen rajoitusta kutsutaan tapahtumahorisontiksi, ja mitä sen ulkopuolella on, ei tiedetä. Kumpikaan säteily eikä aine ei pääse mustan aukon sisältä. Astrofyysikot pyrkivät todistamaan tämän horisontin olemassaolon.
5. Ensimmäisten tähtien ja galaksien ominaisuudet
Tiede tietää, mitä tapahtui 300 tuhatta vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, mutta maailmankaikkeuden historiaa on tutkittu epätasaisesti. Satoja miljoonia vuosia tämän tapahtuman jälkeen galaksit kasvavat vähitellen, mutta mitä prosessit edeltivät tätä, on täysin käsittämätöntä.
Tutkijoiden on käsiteltävä ensimmäisten tähtien syntymäkysymyksiä, minkä jälkeen he voivat paljastaa supermassiivisten mustien aukkojen muodostumisen salaisuuden.
6. Mistä ultrakorkean energian kosmiset säteet tulevat?
Luonnolla on tiettyjä mekanismeja, joilla voit kiihdyttää hiukkasia korkeiksi energioiksi. Joka vuosi hiukkanen, jonka energia on sata miljoonaa kertaa suurempi kuin suuressa hadronitörmäyttimessä olevien hiukkasten energia, lentää avaruudesta maapallolle suurta kaupunkia muistuttavalle alueelle.
Tutkijat ovat onnistuneet todistamaan, että nämä hiukkaset saapuvat maailmankaikkeuden alueilta, jotka sijaitsevat galaksimme ulkopuolella. Tällä hetkellä tiede ei tiedä tarkalleen, mitkä objektit ovat niiden lähteitä, mutta ehkä nämä ovat aktiivisia galaktisia ytimiä.
7. Mitä on neutronitähtien sisällä?
Neutronitähtien sisällä on maailmankaikkeuden tihein aine. Painovoiman ansiosta supernovaräjähdyksen jälkeen tähtiydin supistuu, kunnes siitä tulee pallo, jonka koko on halkaisijaltaan 20 kilometriä ja jonka massa on aurinkoa. Tämän kohteen tiheys on yhtä suuri kuin ytimen tiheys.
Tutkijat laboratorio-olosuhteissa eivät voi saavuttaa tällaista aineen tilaa. Oli mahdollista todeta, että pallo on neutronien muodossa, jotka voivat "selviytyä" tällaisessa lämpötilassa ja tiheydessä. Siksi näitä tähtiä kutsuttiin neutronitäheiksi.
8. Kuinka supernovat räjähtävät?
Suurten tähtien ytimet alkavat nopeasti supistua, kun ydinpolttoainevarastot on käytetty loppuun. Noin 10 kertaa aurinkoa raskaampien tähtien olemassaolo päättyy räjähdykseen. Sen jälkeen reuna-alueet menettävät yhteyden keskukseen ja siirtyvät pois siitä. Tänä aikana vapautuu valtava energia, joka muistuttaa valtavaa välähdystä. Astrofyysikot kutsuvat tätä ilmiötä supernovaksi ja haluavat ymmärtää tarkemmin tämän katastrofin toimintamekanismin.
9. "Tienraivaajan poikkeama"
Ennen satelliittien laukaisemista tutkijat laskevat perusteellisesti esineiden liikeradat ja nopeudet ottaen huomioon painovoiman vaikutukset ja ulkoavaruuden oivallukset. Jotkut satelliitit käyttäytyvät kuitenkin melko oudosti. Esimerkiksi amerikkalaiset avaruusalukset Pioneer 11 ja Pioneer 10, jotka lentivät aurinkokunnan ulkopuolella, hidastavat nopeutta enemmän kuin tutkijat laskivat. Astrofyysikoiden keskuudessa on käynyt kiistoja tästä ilmiöstä monien vuosien ajan. Jotkut tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, etteivät he ottaneet huomioon itse satelliitin lämpösäteilyä.
10. Kuinka monta maanpäällistä planeettaa on?
Astrofyysikot ovat menneet pitkälle tutkimalla muiden tähtien kiertäviä eksoplaneettoja. Lähitulevaisuudessa tutkijat keskittyvät etsimään maaplaneettoja, joissa on happiatmosfääri ja nestemäistä vettä.
Irina Dobrova