Тёмная материя и тёмная энергия: что составляет 95% вселенной

По данным NASA, вселенная состоит из трёх ингредиентов: обычной видимой материи около 5%, тёмной материи около 27% и тёмной энергии около 68%. Европейское космическое агентство (ESA) указывает, что совокупная доля тёмной материи и тёмной энергии составляет 95% вселенной, а обычная материя — атомы, которые составляют звёзды, планеты и всё, что можно измерить светом — заполняет оставшийся небольшой объём.

Что такое тёмная материя?

Тёмная материя — это форма материи, которая имеет массу и гравитацию, но не излучает, не поглощает и не отражает свет, согласно NASA. Поскольку её нельзя увидеть напрямую, учёные делают вывод о её наличии на основе гравитационных эффектов на видимую материю. NASA описывает её как вещество, которое препятствует разлету галактик.

Идея восходит к 1933 году, когда швейцарский астроном Fritz Zwicky обнаружил, что галактики в скоплении Кома движутся слишком быстро, чтобы удерживаться вместе только их видимой массой, согласно NASA. В 1970-х годах астроном Vera Rubin укрепила этот аргумент, показав, что звёзды на внешних краях спиральных галактик обращаются с скоростями, которые гравитация видимой материи не может объяснить.

ESA отмечает, что типичная недостающая, невидимая масса галактики примерно в десять раз больше, чем масса звёзд, которые астрономы действительно могут наблюдать в ней. Одним из самых убедительных доказательств является скопление Пули, где согласно NASA наблюдения 2006 года показали, что распределение массы, обнаруженное с помощью гравитационного линзирования — изгиба света гравитацией — не совпадало с горячим газом, видимым в рентгеновских лучах, указывая на невидимый компонент массы.

Что такое тёмная энергия?

Тёмная энергия — это термин NASA для обозначения загадочного давления, которое, по-видимому, ускоряет расширение вселенной, отталкивая галактики друг от друга с возрастающей скоростью. ESA говорит, что ускоряющееся расширение было неожиданным открытием в 1990-х годах, и его причина остаётся неизвестной: это может быть постоянное свойство пустого пространства, сила, которая меняется со временем, или признак того, что нынешние теории гравитации нуждаются в пересмотре.

ESA ссылается на оценки своей миссии Planck, показывающие, что тёмная энергия составляет около 68% от общего содержания материи-энергии вселенной — цифра, согласующаяся с более широким разбором NASA примерно 68% тёмной энергии, 27% тёмной материи и 5% обычной материи.

Почему это изучается прямо сейчас

В апреле 2026 года инструмент спектроскопии тёмной энергии (DESI) объявил, что завершил свой первоначально планомерный пятилетний обзор раньше графика, нанеся на карту более 47 миллионов галактик и квазаров — превышая свою первоначальную цель в 34 миллиона — плюс 20 миллионов звёзд Млечного пути, создав то, что сотрудничество назвало крупнейшей высокодетальной трёхмерной картой вселенной, когда-либо созданной, согласно собственному объявлению DESI.

Анализ данных первых трёх лет DESI показал намёки на то, что тёмная энергия может быть не фиксированной космологической константой, а могла бы изменять свою интенсивность с космологическим временем, сказало сотрудничество. Полные результаты по тёмной энергии из полного пятилетнего набора данных DESI ожидаются в 2027 году, и обзор будет продолжать наблюдения до 2028 года, расширяя охват неба примерно на 20%.

На стороне тёмной материи учёные эксперимента LUX-ZEPLIN (LZ) — детектора на жидком ксеноне, управляемого примерно 250 исследователями из 38 учреждений на подземной исследовательской установке Sanford в Южной Дакоте — сообщили об одном необъяснимом взаимодействии частиц, обнаруженном 16 июня 2023 года, представленном в 2026 году на конференции по физике элементарных частиц ТеВ в Японии, как сообщила Al Jazeera.

Исследователи, включая Rick Gaitskell, сказали, что команда не хочет забегать вперёд данных и всё ещё должна исключить фоновый шум, прежде чем рассматривать сигнал как подлинное обнаружение тёмной материи, согласно тому же отчёту.

Как учёные планируют сузить это

Космический телескоп имени Nancy Grace Roman NASA разработан для изучения тёмной энергии, используя три метода: отслеживание закономерностей, называемых барионными акустическими колебаниями, оставшихся с ранней вселенной, наблюдение тысяч сверхновых типа Ia в истории космоса и измерение слабого гравитационного линзирования для отображения того, как материя — включая тёмную материю — распределяется, согласно описанию миссии NASA.

Миссия Euclid Европейского космического агентства преследует параллельную цель: нанесение на карту распределения галактик за прошлые 10 миллиардов лет на более чем трети неба, с целью измерить скорость расширения вселенной лучше, чем 10% точность, и проверить общую теорию относительности Эйнштейна в пределах 2% точности, согласно ESA.