Шта је тамна материја?
Тамна материја у астрономији и космологији, као и у теоријској физици – форма
Појам тамне материје представљен је као теоријскиобјашњења проблема са скривеном масом у ефектима абнормално велике брзине ротације спољних региона галаксија и гравитационог сочива (они укључују материју чија је маса много већа од масе обичне видљиве материје); између осталих и најзадовољавајућа.
Састав и природа тамне материје у стварноститренутак непознат. У оквиру општеприхваћеног космолошког модела, модел хладне тамне материје сматра се највероватнијим. Највероватнији кандидати за улогу честица су слабићи. Упркос активним претрагама, оне још увек нису пронађене експериментално.
Сам израз „тамна материја“ можда је први путје коришћен за процену масе звезда у галаксији на основу расподеле њихових брзина. Коначно, термин је почео да се користи управо у смислу неуочљиве материје, о чијем се постојању може судити само по њеном гравитационом дејству.&нбсп;
Тродимензионална мапа дистрибуције тамне материје, направљена методом слабог гравитационог сочива у оквиру пројекта ЦОСМОС.
Алтернативне теорије о постојању тамне материје
- Алтернативне теорије гравитације
Када покушавате да објасните уочене појаве,На основу чега је, у целини, донет закључак о неопходности постојања тамне материје, без укључивања овог концепта, прво су изнета разматрања у погледу валидности општеприхваћених закона гравитационе интеракције на великим удаљеностима.
Најпознатији је модификованиЊутнова динамика (МОНД) је теорија коју је раних 1980-их предложио израелски астрофизичар Мордехај Милгром, а која је модификација закона гравитације која производи јаче интеракције у неким деловима свемира на начин који објашњава посматрани облик ротационих кривуља галаксија. .
2004. теоријски физичар ЈаковБекенштајн, такође из Израела, развио је релативистичку генерализацију ове хипотезе – тензор-вектор-скаларну теорију гравитације, која такође објашњава уочене ефекте гравитационог сочива.
Поред тога, 2007. је канадски физичар Џон Мофат предложио своју теорију модификоване гравитације, која се такође назива скаларно-тензор-векторска теорија гравитације.&нбсп;
Заговорници модификованих теорија гравитацијесматрају тренутни недостатак позитивних резултата експеримената на директној детекцији честица тамне материје као аргумент у своју корист.&нбсп;
У међувремену, тренутно већина научникане признаје МОНД, пошто прорачуни засновани на њему указују на његову недоследност. Проблем са алтернативним теоријама гравитације је у томе што чак и ако пружају оправдање за појединачне ефекте који су последице постојања тамне материје, оне их ипак не узимају у обзир као целину.
Не објашњавају уочено понашањесударају се јата галаксија и нису у складу са космолошким аргументима за присуство великих количина небарионских невидљивих материја у раном свемиру.
Абелл 2218 Јато галаксија
- Космологија плазме
Ова теорија је развијена 1960-ихшведског физичара по имену Ханнес Алфвен (1970. Нобеловац за открића у магнетодинамици) - при томе је користио искуство својих студија плазме близу Земље (аурора бореалис) и раног рада Цхристиана Биркеланда.
Основа теорије је претпоставка даЕлектричне силе су значајније на великим удаљеностима (размера галаксија и јата галаксија) од гравитације. Ако претпоставимо да плазма испуњава цео универзум и да има добру проводљивост, онда би могла да спроводи огромне електричне струје (око 1017–1019 ампера) на скали од десетина мегапарсека.
Такве струје стварају снажно галактичко магнетно поље, које заузврат формира структуру обе галаксије и њихових кластера (галактичке нити или филаменте).
Присуство тако моћног поља се лако објашњаваформирање галактичких кракова (још нема консензуса о разлогу за формирање галактичких кракова), расподела брзине ротације галактичких дискова од радијуса, елиминише потребу за увођењем ореола тамне материје.
Али у овом тренутку савремена астрофизика не примећује тако моћне струје у скали од десетина мегапарсека, нити висока међугалактичка и интрагалактичка магнетна поља.
Плазма космолошке претпоставке оФиламентозна ћелијска структура и хомогеност Универзума на великим размерама (тзв. Ларге-Сцале Сцале Струцтуре оф тхе Универсе), коју су направили Алфвен и Ентони Перат, неочекивано су потврђени опсервацијама касних 1980-их и 1990-их, али су ова запажања такође објашњено у оквиру општеприхваћених космолошких модела.
Да бисмо објаснили филаментарну структуру Универзума уТренутно се користи теорија о формирању филамената услед гравитационе нестабилности (у почетку је скоро равномерна расподела масе концентрисана на каустику и доводи до формирања филамената), на растуће структуре тамне материје, дуж којих се налази структура видљиве материје. материја се формира (настанак такве структуре тамне материје објашњава се квантним флуктуацијама у процесу инфлације).
Тренутно, космологија плазме каотеорија је непопуларна, јер негира развој Универзума на путу Великог праска. С друге стране, ако напустимо теорију Великог праска и сматрамо да је старост Универзума много већа од 13,5 милијарди година, тада се скривена маса може у великој мери објаснити таквим МАЦХО објектима као што су црни патуљци који су еволуирали од белих патуљака који имају охлађено током десетина милијарди година ...
- Материје из других димензија (паралелни универзуми)
Неке екстра-димензионалне теорије прихватају гравитацију као јединствену врсту силе која може деловати на наш екстра-димензионални простор.
Ова претпоставка помаже у објашњењурелативна слабост гравитационе интеракције у поређењу са остале три основне интеракције (електромагнетна, јака и слаба): гравитација је слабија, будући да може да ступи у интеракцију са масивном материјом у додатним димензијама, да продре кроз баријеру недоступну другим интеракцијама.
Из тога следи да ефекат тамне материје можеможе се логично објаснити интеракцијом видљиве материје из наших обичних димензија са масивном материјом из других (екстра, невидљивих) димензија путем гравитације. Истовремено, ове димензије и ова материја у њима не могу ни на који начин да осете друге врсте интеракција, не могу да ступе у интеракцију са њом.
Материја у другим димензијама (заправо упаралелни Универзум) могу да се формирају у структуре (галаксије, јата галаксија, филаменти) на начин сличан нашим мерењима или формирају сопствене, егзотичне структуре, које се у нашим мерењима осећају као гравитациони ореол око видљивих галаксија.&нбсп;
Резултати нумеричког моделирања еволуције структуре универзума
- Тополошки недостаци простора
Тамна материја може бити само исконска(настали у време Великог праска) дефекти у простору и / или топологија квантних поља, која могу садржати енергију, узрокујући тако гравитационе силе.
Ова претпоставка се може истражити иверификовано коришћењем орбиталне мреже свемирских сонди (око Земље или унутар Сунчевог система) опремљених тачним, континуирано синхронизованим (користећи ГПС) атомским сатом који ће забележити пролазак таквог тополошког дефекта кроз ову мрежу.
Ефекат ће се појавити као необјашњив (уобичајенрелативистички разлози) неусклађеност тока ових сатова, који има јасан почетак, а с временом и крај (у зависности од смера кретања и величине таквог тополошког дефекта).
Галаксија без тамне материје
Научници проналазе галаксије без тамне материје, али немогуће је објаснити како су настале.
- НГЦ1052-ДФ2
У галаксији НГЦ1052-ДФ2 има најмање 400 пута мање тамне материје него што би требало да буде.
Резултати мерења извршених коришћењем10-метарски телескоп опсерваторије Кецк и свемирски телескоп Хабл (ово су најбољи астрономски инструменти који су данас доступни) такође признају да у НГЦ1052-ДФ2 уопште нема тамне материје.
Ова галаксија, видљива само кроз велике телескопе,има укупну светлост на нивоу од 100 милиона звезда попут Сунца, а његова маса је приближно 200 милиона пута већа од масе Сунца – према овим параметрима, НГЦ1052-ДФ2 се не издваја превише из опште серије.
А ево шта се налази у њеној десеткирелативно светли објекти, па се због тога, на бројним сликама, галаксија испоставља као скуп светлих тачака уместо замућеног облака, што је већ много занимљивија чињеница; он је био тај који је приморао астрономе да распореде телескопе са добро збијеним распоредом према НГЦ1052-ДФ2.
Према истраживачима, ове светле тачкесу глобуларна звездана јата, али су њихов број и дистрибуција луминозитета толико необични да су астрономи чак одбили да говоре детаљније о овим објектима у овој публикацији и обећали да ће се томе детаљније вратити у другој публикацији, која је још увек у процесу припреме.
&нбсп;Ако упоредимо НГЦ1052-ДФ2 са другимагалаксије исте масе, онда би невидљиви ореол тамне материје требало да буде четири стотине пута тежи од онога што астрономи налазе, што је крајње необичан резултат.
- НГЦ 1052-ДФ4
Научници описују резултате додатнихзапажања која су омогућила поузданије процене дисперзије брзина на основу кретања звезда. Као резултат тога, астрономи су добили вредност од 8,5 километара у секунди са приметно мањим грешкама (око 30%).
Из ових података следи да је укупна масагалаксија је приближно једнака маси светлеће супстанце, што елиминише потребу за увођењем тамне материје у овом случају. Научници су такође открили у близини сличну галаксију НГЦ 1052 -ДФ4, која је такође имала изузетно ниску дисперзију звезданих брзина - око 4,2 километра у секунди, али грешке у овом случају су око 80%.
Према речима аутора, добијени подаци су високиквалитети пружају убедљиве доказе за постојање не само једне изузетне галаксије без тамне материје, већ и нове класе сличних објеката.
Такође вас подсећају да ови резултати нисуни на који начин не оповргавају хипотезу о тамној материји, већ, напротив, потврђују њену неопходност: ако су ефекте које је она описала уствари генерисала обична материја, онда таква ситуација не би могла настати, а будући да се налази предмет без тамне материје , онда ово говори управо о постојању две одвојене врсте супстанци које нису директно повезане.
Како могу постојати галаксије без тамне материје?
Галаксије које, судећи по запажањима,практично не садрже тамну материју - супстанцу која слабо реагује са околном материјом, за коју се верује да је одговорна за 26,8% масе Универзума - компликују астрономско разумевање природе ове материје.
Такви објекти откривени су као резултат недавнихзапажања оспоравају космолошки модел Ламбда-ЦДМ који су усвојили астрофизичари, према којем би све галаксије требале бити окружене масивним ореолом тамне материје.
Предмети без тамне материје нису башхорошо изучены астрономами. Один из способов исследования возможных механизмов их формирования состоит в наблюдении за несколькими из них, находящимися на разных этапах развития. Обработка информации о галактиках с помощью компьютерной модели позволяет проследить их эволюцию.
Да бисмо разумели структуру овихобјеката, научници су своју еволуцију моделирали помоћу модела Иллустрис, који узима у обзир животне циклусе звезда, утицај супернова и црних рупа и спајања галаксија. Истраживачи су у систему који је створио модел пронашли неколико „патуљастих галаксија“ са истим бројем звезда, бројем лоптастих јата и масом тамне материје.
Као што име говори, патуљаста галаксијаје мали и састоји се од неколико милијарди звезда. Насупрот томе, Млечни пут, око којег кружи више од 20 познатих патуљастих галаксија, има између 200 и 400 милијарди звезда.
За процену се често користе глобуларни гроздовисадржај тамне материје у галаксијама, посебно у малим. Астрофизичари су открили да су патуљасте галаксије изгубиле 90% своје тамне материје као резултат "истискивања" свог саставног материјала сопственим гравитационим силама.
Која је суштина?
Откриће црних рупа без тамне материје није могућезначи да не постоји. Напротив, галаксија без типичне расподеле звезда по брзини подрива позиције теорија које покушавају да припишу резултате посматрања неком универзалном ефекту који није повезан са тамном материјом.
У модификованој је Њутновој динамицизвезде увек треба да ротирају око центра галаксија приближно истом брзином, а НГЦ1052-ДФ2 игра против овог модела, који је већ изгубио подршку многих стручњака.
Признати постојање галаксије без мракаматерије, савремена астрофизика може бити добра, док идеја да закон универзалне гравитације делује селективно у различитим деловима универзума делује бар сумњиво.
Опширније
Највећи ледени брег на свету се срушио, фрагменти су јурили на север. Је ли опасно?
На Сатурновом месецу Реи пронађени су трагови ракетног горива. Одакле долазе?
Побачај и наука: шта ће бити са децом која ће се родити