Холодная темная материя

Вселенная состоит как минимум из двух видов материи. В первую очередь, это вещество, которое мы можем обнаружить, которое астрономы называют «барионным» веществом. Это считается «обычной» материей, потому что она состоит из протонов и нейтронов, которые можно измерить. Барионная материя включает в себя звезды и галактики, а также все объекты, которые они содержат.

Во Вселенной также есть “вещи”, которые нельзя обнаружить с помощью обычные средства наблюдения. Тем не менее, он существует, потому что астрономы могут измерить его гравитационное воздействие на барионную материю. Астрономы называют этот материал «темной материей», потому что он темный. Он не отражает и не излучает свет. Эта загадочная форма материи представляет собой серьезную проблему для понимания множества вещей о Вселенной, начиная с самого начала, примерно 13,7 миллиарда лет назад.

Открытие темной материи

Десятилетия назад астрономы обнаружили, что во Вселенной недостаточно массы, чтобы что-то объяснить. как вращение звезд в галактиках и движение звездных скоплений. Масса влияет на движение объекта в пространстве, будь то галактика, звезда или планета. Судя по тому, как, например, вращались некоторые галактики, оказалось, что где-то там больше массы. Это не было обнаружено. Его каким-то образом «пропало» в инвентаре массы, который они собрали с помощью звезд и туманностей, чтобы присвоить галактике заданную массу. Доктор Вера Рубин и ее команда наблюдали галактики, когда они впервые заметили разницу между ожидаемой скоростью вращения (основанной на оценочных массах этих галактик) и фактической скоростью, которую они наблюдали.

Исследователи начали более глубоко выяснять, куда пропала вся недостающая масса. Они считали, что, возможно, наше понимание физики, то есть общей теории относительности, было ошибочным, но слишком многое другое не складывалось. Итак, они решили, что, возможно, масса все еще существует, но просто не видна.

Хотя все еще возможно, что мы упускаем что-то фундаментальное в наших теориях гравитации, второй вариант был более приемлемым для физиков. Из этого откровения родилась идея темной материи. Имеются данные наблюдений вокруг галактик, а теории и модели указывают на участие темной материи на ранних этапах формирования Вселенной. Итак, астрономы и космологи знают, что это где-то там, но еще не выяснили, что это такое.

Холодная темная материя (CDM)

Итак, что же может быть темной материей? Пока есть только теории и модели. Фактически их можно разделить на три основные группы: горячая темная материя (HDM), теплая темная материя (WDM) и холодная темная материя (CDM).

Из этих трех CDM долгое время был ведущим кандидатом на определение недостающей массы во Вселенной.. Некоторые исследователи по-прежнему отдают предпочтение комбинированной теории, в которой аспекты всех трех типов темной материи существуют вместе и составляют общую недостающую массу.

CDM – это своего рода темная материя, которая, если она существует, движется медленно по сравнению со скоростью света. Считается, что он присутствует во Вселенной с самого начала и, скорее всего, повлиял на рост и эволюцию галактик. а также образование первых звезд. Астрономы и физики считают, что это, скорее всего, какая-то экзотическая частица, которую еще не обнаружили. Скорее всего, он имеет некоторые очень специфические свойства:

Он не должен взаимодействовать с электромагнитной силой. Это довольно очевидно, поскольку темная материя темная. Следовательно, он не взаимодействует, не отражает и не излучает энергию любого типа в электромагнитном спектре.

Однако любая частица-кандидат, составляющая холодную темную материю, должна учитывать, что она должна взаимодействовать с гравитационным полем. Для доказательства этого астрономы заметили, что скопления темной материи в скоплениях галактик оказывают гравитационное влияние на свет от более далеких объектов, которые случайно проходят мимо. Этот так называемый «эффект гравитационного линзирования» наблюдался много раз.

Возможные объекты холодной темной материи

Пока неизвестно материя соответствует всем критериям холодной темной материи, было выдвинуто по крайней мере три теории для объяснения CDM (если они существуют).

  • Слабо взаимодействующие массивные частицы : также известные как WIMP, эти частицы по определению удовлетворяют всем требованиям CDM. Однако такой частицы никогда не было обнаружено. WIMP стали универсальным термином для всех кандидатов в холодную темную материю, независимо от того, почему считается, что частица возникла.
  • Аксионы : Эти частицы обладают (по крайней мере частично) необходимыми свойствами темной материи, но по разным причинам, вероятно, не ответ на вопрос о холодной темной материи.
  • MACHOs : Это аббревиатура от Массивные компактные гало-объекты , которые представляют собой черные дыры, древние нейтронные звезды, коричневые карлики и планетные объекты. Все они несветящиеся и массивные. Но из-за их больших размеров, как с точки зрения объема, так и массы, их было бы относительно легко обнаружить, отслеживая локализованные гравитационные взаимодействия. Есть проблемы с гипотезой МАЧО. Наблюдаемое движение галактик, например, однородно, что было бы трудно объяснить, если бы MACHO обеспечивали недостающую массу. Кроме того, звездные скопления потребуют очень равномерного распределения таких объектов в пределах их границ. Это кажется маловероятным. Кроме того, огромное количество MACHO, которые должны быть довольно большими, чтобы объяснить недостающую массу.

На данный момент тайна темной материи не имеет очевидного решения. Астрономы продолжают разрабатывать эксперименты по поиску этих неуловимых частиц. Когда они действительно выяснят, что они из себя представляют и как они распределены по Вселенной, они откроют еще одну главу в нашем понимании космоса.

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий