Begrepene mørk energi og mørk materie er ikke helt vellykkede og representerer en bokstavelig, men ikke semantisk oversettelse fra engelsk. I fysisk forstand betyr disse begrepene bare at disse stoffene ikke interagerer med fotoner, og de kan like gjerne kalles usynlig eller gjennomsiktig materie og energi.
Mørk materie i astronomi og kosmologi, så vel som i teoretisk fysikk, er en hypotetisk form for materie som ikke avgir eller interagerer med elektromagnetisk stråling. Denne egenskapen til denne formen for materie gjør dens direkte observasjon umulig.
Konklusjonen om eksistensen av mørk materie er gjort på grunnlag av mange, konsistente med hverandre, men indirekte tegn på atferden til astrofysiske objekter og tyngdekraftene de skaper. Oppdagelsen av mørk materies natur vil bidra til å løse problemet med skjult masse, som særlig ligger i den unormalt høye rotasjonshastigheten til de ytre områdene i galakser.
La oss finne ut mer om alt dette …
Mørk materie og mørk energi er ikke synlig for øyet, men deres tilstedeværelse er bevist gjennom observasjoner av universet. For milliarder av år siden ble universet vårt født etter en katastrofal Big Bang. Da det tidlige universet sakte avkjølte, begynte livet å utvikle seg i det. Som et resultat ble stjerner, galakser og andre synlige deler av den dannet. Størrelsen på universet vårt er ganske enkelt svimlende. En sol er for eksempel nok til å belyse og varme opp en million planeter som Jorden. I dette tilfellet er solen en mellomstor stjerne, og galaksen vår alene består av 100 milliarder stjerner. Dette tallet overstiger antall sandkorn på en liten strand. Dette er imidlertid ikke alt.
Som du vet består universet av flere milliarder galakser, der det eksisterer en rekke forskjellige stoffer. Er det mulig at noen av disse sakene var usynlige for øyet. Mest sannsynlig, siden resultatene fra nyere studier har vist at vi bare kan se en tidel av universet. Dette betyr at mer enn 90% av materien ganske enkelt ikke kan undersøkes av en person selv med bruk av spesialutstyr. Astronomer kaller denne saken mørk.
Det er kjent at mørk materie interagerer med "lysende" (baryonisk), i det minste på gravitasjonsmåte, og er et medium med en gjennomsnittlig kosmologisk tetthet, flere ganger høyere enn tettheten av baryoner. De sistnevnte blir fanget i gravitasjonsgravene til konsentrasjoner av mørk materie. Selv om mørke stoffpartikler ikke samhandler med lys, blir det derfor avgitt lys der det er mørkt stoff. Denne bemerkelsesverdige egenskapen til gravitasjonsinstabilitet gjorde det mulig å studere mengden, tilstanden og fordelingen av mørk materie fra observasjonsdata fra radioområdet til røntgenstråler.
Salgsfremmende video:
En studie av bevegelsen til mer enn 400 stjerner lokalisert i avstander på opptil 13 000 lysår fra solen ble publisert i 2012, fant ingen bevis for tilstedeværelsen av mørk materie i et stort volum av rom rundt solen. I følge prediksjonene om teorier, skulle den gjennomsnittlige mengden mørk materie i nærheten av Solen ha vært omtrent 0,5 kg i jordens volum. Målinger ga imidlertid en verdi på 0,00 ± 0,06 kg mørk materie i dette volumet. Dette betyr at forsøk på å registrere mørk materie på jorden, for eksempel med sjeldne interaksjoner av mørke stoffpartikler med "vanlig" materie, knapt kan være vellykket.
I henhold til observasjonene fra Planck Space Observatory publisert i mars 2013, tolket under hensyntagen til den standard kosmologiske Lambda-CDM-modellen, er den totale masseenergien til det observerte universet 4,9% av vanlig (baryonic) stoff, 26,8% mørkt materie og 68,3% fra mørk energi. Dermed er universet 95,1% sammensatt av mørk materie og mørk energi.
Beviset på at det eksisterer mørk materie er dens tyngde - tyngdekraften, som i likhet med lim, opprettholder universets integritet. Alle deler av universet tiltrekkes gjensidig av hverandre. Takket være dette var forskere i stand til å beregne den totale massen til det synlige universet, så vel som indikatorer for gravitasjonskrefter. Under beregningene ble det avdekket en betydelig ubalanse i disse parametrene, noe som ga grunn til å tro at det er noe usynlig materiale som har en viss masse og også er underlagt tyngdekraften.
Studien av mørk materie I tillegg var bevis på eksistensen av mørk materie dens gravitasjonspåvirkning på andre gjenstander, inkludert banen til bevegelse av stjerner og galakser. Det er funnet at mange galakser roterer raskere enn forventet. I følge A. Einsteins teori om tyngdekraft, skulle de fly i forskjellige retninger. Noe usynlig ser imidlertid ut til å holde dem sammen.
Også mørk materie kan påvirke banen for lysutbredelse. Fenomenet gravitasjonslinsing ble undersøkt, som består i det faktum at tette gjenstander er i stand til å reflektere lyset fra fjerne objekter, og endre banen til lysstrømmer. Dette fører til forvrengning av bildet og utseendet til mirages av stjerner og galakser. Forskere registrerer disse lysbøyene, men kan ikke nevne arten av dette fenomenet.
Mørk materie i vårt univers kan eksistere i form av massive astronomiske glorieobjekter (MAGO). Disse inkluderer planeter, måner, brune og hvite dverger, støvskyer, nøytronstjerner og sorte hull. Som regel er de for små til at lyset deres kan oppdages av mennesker, men deres eksistens kan beregnes gjennom gravitasjonseffekten på lysstrømmer. De siste årene har astronomer oppdaget flere typer MAGO-objekter. De kan bestå av både vanlige baryoniske partikler og aksiner, nøytriner, wimpiler og supersymmetrisk mørk materie.
Forskning på mørk materie og mørk energi
Etter hvert som interessen for mørk materie fortsetter å vokse, dukker det opp nye verktøy for å få bredere innsikt i dette mystiske fenomenet. For eksempel har Hubble-romteleskopet gitt svært verdifull informasjon om størrelsen og massen til det synlige universet. Disse dataene var det første og veldig viktige skrittet mot studiet av den virkelige mengden mørk materie i universet.
Det er viktig å forstå at universets struktur ikke er tilfeldig, og med hjelp av Hubble kan du representere strukturen i detalj. Det er kjent for visse at galakser er lokalisert i klynger, og disse klyngene er i superklynger. Superklynger av kosmiske kropper er lokalisert i en svampaktig struktur med omfattende hulrom. Åpenbart skyldes dannelsen av en slik struktur veldig spesifikke grunner. Røntgen-teleskoper ved Chandra-observatoriet er med på å studere de enorme skyene med varm gass i disse klyngene. Forskere har funnet ut at mørk materie også må være til stede i disse områdene, ellers vil gass slippe ut fra klyngen. I tillegg utvikles det for tiden nye verktøy som til slutt vil bidra til å skille denne mørke siden av universet.
Tilnærminger og metoder for å studere mørkstoffpartikler
For øyeblikket prøver forskere over hele verden på alle mulige måter å oppdage eller kunstig skaffe partikler av mørk materie under bakkeforhold, ved å bruke spesialdesignet superteknologisk utstyr og mange forskjellige forskningsmetoder, men så langt har ikke alle arbeider blitt kronet med suksess.
Hva universet er laget av
En av metodene innebærer å utføre eksperimenter på høyeenergi-akseleratorer, ofte kjent som kollider. Forskere, som tror at mørkstoffpartikler er 100-1000 ganger tyngre enn en proton, antar at de må genereres når vanlige partikler kolliderer, akselerert til høye energier av en kollider. Essensen av en annen metode er å registrere mørkestoffpartikler som er rundt oss. Den største vanskeligheten med å registrere disse partiklene er at de viser en veldig svak interaksjon med vanlige partikler, som iboende er gjennomsiktige for dem. Og likevel, mørkstoffpartikler veldig sjelden, men kolliderer med atomkjerner, og det er et visst håp, før eller senere, om å registrere dette fenomenet.
Det er andre tilnærminger og metoder for å studere mørke stoffpartikler, og hvilke av dem som vil være de første til å føre til suksess, er det bare tiden som vil vise, men i alle fall vil oppdagelsen av disse nye partiklene bli en viktig vitenskapelig prestasjon.
Anti-gravity substans
Mørk energi er et enda mer uvanlig stoff enn den samme mørke materien. Den har ikke evnen til å samle seg i klumper, som et resultat av at den er jevnt fordelt absolutt over hele universet. Men dens mest uvanlige egenskap for øyeblikket er tyngdekraften.
Takket være moderne astronomiske metoder er det mulig å bestemme hastigheten for universets utvidelse på det nåværende tidspunkt og å simulere prosessen med endring tidligere på tiden. Som et resultat ble det innhentet informasjon om at universet i øyeblikket, så vel som i den siste tiden, utvides, mens frekvensen av denne prosessen stadig øker. Det var grunnen til at hypotesen om mørk energis antigravitet dukket opp, siden den vanlige gravitasjonsattraksjonen ville ha en avtagende effekt på prosessen med "resesjon av galakser", noe som begrenser ekspansjonshastigheten til universet. Dette fenomenet er i strid med den generelle relativitetsteorien, men samtidig må mørk energi ha undertrykk - en egenskap som ingen av de for tiden kjente stoffene har.
Kandidater for rollen som "Dark Energy"
Massen av galakser i Abel 2744-klyngen er mindre enn 5 prosent av den totale massen. Denne gassen er så varm at den bare lyser i røntgenområdet (rødt på dette bildet). Fordelingen av usynlig mørk materie (som utgjør cirka 75 prosent av massen til denne klyngen) er farget blått.
En av de antatte kandidatene til rollen som mørk energi er vakuum, hvis energitetthet forblir uendret under utvidelsen av universet og bekrefter dermed undertrykket i vakuumet. En annen formodet kandidat er "kvintessens" - et tidligere uutforsket superweak-felt som visstnok passerer gjennom hele universet. Det er også andre mulige kandidater, men ikke en av dem for øyeblikket har bidratt til å få et nøyaktig svar på spørsmålet: hva er mørk energi? Men det er allerede klart at mørk energi er noe helt overnaturlig, som forblir det viktigste mysteriet i grunnleggende fysikk i det 21. århundre.
