materie întunecată

Masa ascunse (în cosmologie și astrofizică ca materie întunecată materie engleză întunecată, materia întunecată.) - denumirea comună set de obiecte astronomice, care sunt inaccesibile pentru a direcționa observațiile de mijloace moderne de astronomie (adică, nu emit radiații electromagnetice sau neutrini suficiente observații de intensitate), dar a observat în mod indirect gravitatea efectelor asupra obiectelor vizibile; substanță invizibilă care constituie 90% din masa universului.

Problema generală a masei ascunse este format din două probleme:

* Astrofizica, adică contradicții în masă observate obiecte gravitational legate și sistemele lor, cum ar fi galaxii și clusterele cu parametrii observabile determinate de efectele gravitaționale; Se crede că stelele materia întunecată (masă ascunsă) lipiciuri din galaxie.
* Cosmologic - contradicție observată parametrii cosmologici obținute pentru universul astrofizice cu densitate medie de date.

Masa clusterele de galaxii: problema Zwicky

Odată cu dezvoltarea de astronomie cu raze X in clustere galactice au fost descoperite radiație X la cald (încălzite la temperaturi de aproximativ 106 K) a gazului de umplere mediu intergalactic - adică, a fost găsită porțiune de masă ascunsă de astfel de grupuri. Cu toate acestea, suma masei observată a gazului cu masele observate ale grupurilor de galaxii nu sunt date în greutate, nu suficientă pentru a menține galaxiile și nici să dețină gaz în clustere.

Lensing gravitationala a galaxiilor și a grupurilor lor

Una dintre metodele indirecte de estimare in greutate este de galaxii de fond lentile gravitaționale (situat pe linia de observație în spatele lor) a obiectelor. În acest caz, efectul poate fi lentilă gravitațională manifesta ca o distorsiune a imaginii de fundal sau obiect apariția mai multor imagini sale virtuale. Soluția problemei inverse, adică, calculul câmpului gravitațional, necesar pentru a obține astfel de imagini, vă permite să estimați masa unei lentile gravitaționale - un grup de galaxii. În acest caz, valorile calculate sunt mult superioare observate.

Natura și compoziția masei ascunse

În plus față de observarea directă a masei gravitaționale a efectelor latente ale unui număr de obiecte, care sunt dificil de observat în mod direct, dar care pot contribui la compoziția masei ascunse. In prezent considerate obiecte ale naturii nebarionică și nonbaryonic dacă primele sunt suficient de bine cunoscute obiecte astronomice, ca și candidați pentru a doua considerate neutrinii strangelet particule ipotetice elementare care rezultă din QCD clasică (axioni) și extensiile supersimetrici teorii cuantice de câmp.

Pe rolul „atomi“ de materie întunecată nominalizat vimpsy. Conform ipotezelor oamenilor de știință (Niels Bohr Institute) materiei întunecate pot fi grupate în bile cu un diametru de 20 cm și o greutate de 100 de milioane de tone.

obiecte masive halo galactic

Pentru a explica rotația vitezei de deviație obiectelor galactici din Keplerian trebuie să presupună prezența unei masive galaxii halo întunecate. Prin obiecte masive halouri galactici (Massive Obiecte Astrophysical Compact Halo, MACHO) includ obiecte emisivitate compacte, în primul rând stele cu masă mică - pitici maro substars sau foarte masiv masa planetei yupiteropodobnye nu este suficientă pentru a iniția reacții de fuziune în interiorul lor, răcite pitice albe, stele neutronice și găuri negre.

gaz intergalactică: Lyman-alfa lemn

Spre deosebire de clustere galactice gaz cald mai sus-menționate, care emit raze X, observatia spectrele quasar indica nori suficient masive de hidrogen intergalactice. In spectrele quasarilor cu deplasare mare roșu se observă o pluralitate de linii deplasate (linii „pădure“) de absorbție a hidrogenului Lyman-alfa formate de nori de hidrogen set dispuse la o distanță diferită de-a lungul liniei de vedere. Un astfel de fenomen este denumit lemn Lyman-alfa (Engl. Forestier Lyman-alpha).

materie întunecată nebarionică

Conform conceptelor moderne, doar aproximativ 4,4% din masa universului este materia nebarionică obișnuită. Aproximativ 23% este materia întunecată non-nebarionică, nu sunt implicate în interacțiuni puternice și electromagnetice. Aceasta apare numai în efectele gravitaționale.

În funcție de viteza particulelor distinge materia caldă și rece întuneric. materia întunecată la cald este format din particule care călătoresc la aproape viteza aparent de neutrini.

materia întunecată fierbinte nu este suficient, în conformitate cu idei moderne, pentru formarea galaxiilor. CMB studiu structura a aratat ca au existat foarte mici de substanță fluctuații de densitate. se deplasează rapid materia întunecată fierbinte nu a putut forma o astfel de structură fină.

Materia neagra la rece ar trebui să fie compus din mișcare lentă masive (în acest sens, „rece“) particule sau cheaguri de substanțe. Experimental, aceste particule nu se găsesc.

În calitate de candidați pentru act rece materia întunecată care interacționează slab particule masive (particule masive interactive, slab wimp), cum ar fi partenerii axioni și fermioni bosoni Super-lumină - photino, gravitino et al.

Pentru prima dată ipoteza existenței materiei care interacționează cu materia obișnuită numai prin gravitație, a fost la începutul secolului XX, în legătură cu precesia anormală a periheliu lui Mercur. Cu toate acestea, această problemă a fost rezolvată în 1916 Albertom Eynshteynom din cauza teoriei sale generale a relativității, vnosshey în teoria gravitatiei modificare a mișcării orbitale corespunzătoare a lui Newton, explica exhaustiv fenomenele observate, și că a fost prima confirmare a relativității generale.

masă ascunse și parametrii cosmologice: problema energiei întunecate

Una dintre principalele probleme ale cosmologiei este aceea de curbura medie a spațiului și rata de expansiune a universului. Dacă curbura spațiului este zero sau negativă, expansiunea universului se produce unlimitedly (modelul deschis plat al universului și); dacă curbura este pozitivă, expansiunea universului trebuie să cedeze contracția (modelul închis al Universului). La rândul său, în (GRT) sub teoria generală a relativității, curbura medie a spațiului universului depinde de densitatea medie zero corespunde cu curbura Ωcrit critice densitate

10-29 g / cm³, echivalent cu aproximativ 5 atomi de hidrogen de pe m³. Cu toate acestea, în ciuda faptului că valoarea observată a densității medii a materiei luminoase Ωvis este de aproximativ 1% din observațiile critice indică faptul că curbura universului aproape de zero, adică. E. Ω destul de aproape de Ωcrit

Compoziție conform WMAP univers

Alternativa la materia întunecată

Există o serie de încercări de a găsi explicații alternative pentru materia întunecată curbe de rotație galaxiei. Ele reprezintă o modificare în legile de interacțiune gravitațională pe o scară largă. Una dintre alternativele cele mai discutate - teoria MOND (modificat dinamica newtoniană), inițial propus înapoi în 1983 Mordehaem Milgromom ca o explicație fenomenologic de curbe, dar care, ca și acum vom vedea, și a avut o putere predictivă pentru curbele de rotație ale LSB galaxii. Această teorie are, până de curând, nu a fost relativista, încercările de a relativiza ea include teoria tensorului-vector scalar gravitație (Teves) și Moffat Gravity modificat (MOG). Dzhoel Bronshteyn și Dzhon Moffat MOG atașat la problema curbelor de rotație a galaxiilor și a demonstrat capacitatea sa de un eșantion de mai mult de 100 LSB, HSB și galaxii pitice. Fiecare dintre aceste galaxii curbe rotative se potrivesc, fără a fi nevoie de masă latentă folosind datele fotometrice disponibile numai (substanță înstelat și gaz vizibile).

Trebuie remarcat, totuși, că MOND și generalizările sale sunt teorii ale ad-hoc, inventate în mod exclusiv pentru a explica curbele de rotație de galaxii, și ei se confruntă cu dificultăți majore în extinderea la alte sisteme. De exemplu, perspectivele de cosmologie respectarea MOND a Universului timpuriu nu sunt clare, și a prezis profiluri de densitate și temperatură a gazelor fierbinți în clusterele de galaxii nu sunt de acord puternic cu observate.