Топ-5 найбільших загадок Всесвіту, які збивають з пантелику вчених

За останні 100 років учені зробили величезний стрибок уперед у розумінні Всесвіту. Але астрономи і фізики все ще багато чого не знають про Всесвіт і про природу його окремих складових. Досі вчені точно не знають, що з себе представляє 95% матерії та енергії в космосі. Але навіть, здавалося б, більш відомі об'єкти в космосі все ще багато в чому залишаються загадкою. Далі представлено топ-5 найбільших загадок Всесвіту, які збивають з пантелику вчених, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Коли темна енергія захопила Всесвіт?

На початку XX століття астрономи з'ясували, що Всесвіт розширюється і всупереч початковим твердженням Альберта Ейнштейна не є статичним. Але наприкінці ХХ століття вчені з'ясували, що Всесвіт не тільки розширюється, а й робить це з прискоренням.

Учені вирішили назвати загадкову силу, що відповідає за прискорене розширення космосу, темною енергією. Тепер відомо, що темна енергія, чим би вона не була, становить 68% матерії та енергії Всесвіту. Хоча залишається загадкою, що таке темна енергія, не менш важливе питання полягає в тому, чому темна енергія почала домінувати у Всесвіті і коли це сталося.

Після Великого вибуху відбулося дуже швидке розширення космосу, відоме як космічна інфляція. У цей час у Всесвіті домінувало випромінювання. Приблизно через 47 млн років почала формуватися матерія, а приблизно через 400 млн років утворилися перші галактики, і розширення Всесвіту сповільнилося. У цю епоху домінувала матерія.

Приблизно через 9-10 млрд років після Великого вибуху темна енергія змусила Всесвіт знову почати розширюватися. Це розширення триває і сьогодні, і воно стає дедалі швидшим і швидшим. Ми перебуваємо в епоху домінування темної енергії у Всесвіті.

Питання в тому, де була темна енергія в епоху домінування матерії і як вона раптово захопила космос? Відповідь на це питання ще належить знайти, адже від неї залежить кінцева доля Всесвіту.

Чому корона Сонця така гаряча?

Однією з найцікавіших загадок у локальному космосі є так звана проблема нагрівання корони Сонця. Астрономи не можуть до кінця зрозуміти, чому верхня частина атмосфери нашої зірки, відома як корона, набагато гарячіша за поверхню Сонця або фотосферу.

Різниця в температурі суттєва: корона може нагріватися до 2 млн градусів Цельсія, тоді як поверхня Сонця має температуру майже 6000 градусів Цельсія.

Переважна колото енергії і тепла створюється в ядрі Сонця, а значить поверхня нашої зірки повинна бути набагато гарячішою, адже вона ближче до ядра. Ця загадка ще чекає свого вирішення.

Як надмасивні чорні діри дуже швидко стали такими великими?

Як показали нещодавні дослідження, проведені за допомогою космічного телескопа Вебб, у період через 600 млн років після Великого вибуху в центрах галактик уже існували надмасивні чорні діри. Проблема в тому, що поточні моделі формування цих об'єктів показують, що для того, щоб набрали масу в мільйони і сотні мільйонів мас Сонця, чорним дірам потрібен щонайменше 1 млрд років.

Яким чином так швидко за космічними мірками ці чорні діри змогли стати такими великими поки що залишається загадкою.

Що знаходиться в центрі чорної діри?

Зовнішня межа чорної діри позначена її горизонтом подій, місцем, подолавши яке ніщо, навіть світло, не може вийти назад. Усе, що проходить через горизонт подій чорної діри, прямує до її центру. Це означає, що ми ніколи не зможемо отримати сигнал зсередини чорної діри.

Водночас розв'язання рівнянь загальної теорії відносності Ейнштейна, отримані астрономом Карлом Шварцшильдом, дали розрахунки, які вказували на те, що в просторі може бути нескінченно мала точка, в якій величезна кількість матерії може сконденсуватися, змусивши рівняння загальної теорії відносності наближатися до нескінченності.

Учені називають цю точку сингулярністю, але це означає, що в центрі чорної діри всі закони і теорії фізики не працюють. Можливо, якимось чином фізикам вдасться зрозуміти, чим же є сингулярність чорної діри і які вона має властивості.

У чому секрет темної матерії?

27% матерії та енергії у Всесвіті, як вважають учені, займає темна матерія. Хоча про неї мало що відомо, все ж науковці мають про цю форму матері більше інформації, ніж про темну енергію. Темна матерія не взаємодіє з частинками світла та зі звичайною матерією. Фізики вважають, що темна матерія складається із зовсім інших частинок, ніж звичайна матерія.

Про те, що темна матерія існує, вчені знають завдяки її взаємодії з гравітацією. Вона впливає на формування структури простору. Гравітація темної матерії — це клей, який не дає галактикам розлітатися космосом.

Той факт, що темна матерія не може складатися зі звичайної матерії, призвів до початку пошуку частинки, яка могла б пояснити цю загадкову субстанцію. Поки що головним кандидатом на роль темної матерії є неймовірно легка частинка — аксіон. Але поки що цю частинку виявити не вдалося.

Можливо, в найближчому майбутньому, нові спостереження за Всесвітом допоможуть краще зрозуміти природу темної матерії.

Як уже писав Фокус, фізики з'ясували, що холодні атоми одного з металів можуть створювати нові стани матерії. Вчені вперше охолодили атоми металу індій майже до абсолютного нуля і виник стан, в якому починають проявлятися дивні квантові явища.