Астрономија

Порекло тамне материје / мрачне енергије

Порекло тамне материје / мрачне енергије


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Лаик овде са афинитетом према астрономији, свемиру и свему што је с тим повезано. Велики сам фан свемирских програма на каналима Дисцовери и Сциенце и недавно сам гледао епизоду која ме је натерала на размишљање о пореклу Дарк Маттер (ДМ) и Дарк Енерги (ДЕ). Да ли неко од вас зна да ли је неко размишљао о стварању ДМ и ДЕ као нуспродуката простора који се ствара? Колико ја разумем, како се универзум шири, он у суштини ствара свемир где раније ништа није било. Да будем искрен, не знам ништа о томе шта то уопште значи: стварање свемир где раније ништа није било.


Ваше питање је прилично сложено, јер су тамна материја и тамна енергија две различите ствари, којима је заједничко само то што се називају „тамна“ и представљају хипотетичке величине. Они су хипотетични, јер смо их дефинисали само као математичке величине да бисмо створили физичке законе, које смо измислили, у складу са запажањима.

какво је порекло тамне материје? 1930. Фритз Звицки је посматрао групу коме. Јата кома је скуп галаксија које се крећу једна између друге на основу њиховог гравитационог повлачења једна према другој. Изненадио се да су се галаксије у овом скупу кретале брже него што би гравитационо привлачење на основу њихове видљиве масе могло предвидети. Будући да видљива маса галаксија није могла да објасни кретање галаксија, он је сугерисао да у том скупу постоји још једна, још невиђена материја која је допринела гравитационом привлачењу. Назвао га је „Дункле Материе“ (био је Швајцарац) - Дарк Маттер. Касније студије о ротацији галаксија такође су показале да брзина ротације галаксија није могла да се објасни видљивом материјом у тим галаксијама, па је требало да буде присутна још једна тамна материја која објашњава аномалију.

након додавања хипотетичке тамне материје у законе природе многе ствари би се могле објаснити на теоријском нивоу. Формирање јата галаксија у тренутном свемиру који се може посматрати и флуктуације космичке микроталасне позадине могу се објаснити тамном материјом. Теорија овде доводи постојеће физичке законе у складу са тренутним запажањима. Проблем је што још увек није доказано да тамна материја постоји у експериментима. Није примећено и постоје многе теорије о томе шта би та тамна материја могла бити.

Тамна енергија има другачију историју, што доводи до сличне ствари. Када је Ајнштајн изложио своју теорију опште релативности, у своје једначине поља укључио је космолошку константу, ламбда, како би могао да дође до статичног универзума на основу његових једначина. Претпоставио је да је константа нула и стога је дошао до статичног универзума. Негативна константа би значила да ће се свемир смањивати, а позитивна константа да ће се свемир ширити.

На несрећу, Хуббле је показао да свемир није статичан, већ се ширио и током 1990-их мерења су показала да се ово ширење убрзавало. Сада космолошка константа није била нула и требало је наћи објашњење зашто се свемир шири све брже. За ово ширење потребна је енергија која се супротставља гравитационом привлачењу (тамне) материје у свемиру и повећава се са сваким ширењем овог универзума. Каснија запажања супернове 1998. године и експерименти Боомеранг и Макима на космичкој микроталасној позадини дали су снажне доказе о постојању тамне енергије. То је када верујемо да је стандардни модел космологије у праву.

Проблем тамне енергије је тај што су у већини случајева закони космологије тачни и објашњавају универзум. То значи да тамна енергија мора бити стварна или да се промене космолошки закони. Тренутно траје потрага за тамном енергијом. Дефиниција тамне енергије у моделима објашњава ширење универзума и такође брзо ширење током раних година свемира. Међутим, тамна енергија је хипотетска величина и још увек није примећена.

Надам се да вам је ово пружило кратку историју како су тамна материја и тамна енергија ушли у астрофизику. Не мешајте то са тамном силом. То чак није ни хипотетично и постоји само у одређеним филмовима.


Тамна енергија је управо то (према многим теоријама) Википедиа има пристојно објашњење. Сваки кубни метар простора садржи исту количину тамне енергије и то се не мења чак ни када се простор временом шири или скупља.

Тамна материја је нешто сасвим друго. Колико можемо рећи, понаша се прилично попут обичне материје, осим што слободно пролази кроз другу материју и саму себе и не ступа у интеракцију са електромагнетним зрачењем. Креће се под утицајем гравитације и постаје све разређенији како се простор шири.


Тамна материја, тамна енергија и црне рупе

Због приступа који је СДСС усвојио, пројекат је направио велики утицај на проучавању тамне материје у Универзуму, тамне енергије у Универзуму, хијерархијске структуре Универзума, супермасивних црних рупа и природе и дистрибуције звезда и галаксије. У последње три области очекивали смо да ћемо напредовати, али нисмо предвидели обим утицаја тих студија на астрономију. У осталим случајевима, тамне материје и тамне енергије, утицај је био врло велик и није се очекивао.

3Д мапа Универсе јастука за тамну енергију и тамну материју: СДСС је две одвојене анкете у једном: галаксије се идентификују на 2Д сликама (десно), а затим се одређује њихова удаљеност од њиховог спектра како би се створила 3Д мапа дубока 2 милијарде светлосних година (лево) где је свака галаксија приказана као једна тачка, Боја представља сјај - ово показује само оних 66.976 наших од 205.443 галаксија на мапи које леже близу равни Земљиног екватора.
Заслуга: Слоан Дигитал Ски Сурвеи

Резултат на који сам посебно поносан је да је СДСС открио најудаљеније супермасивне црне рупе у Универзуму. Ово је дефинитивно био првобитни циљ, али је довео до два открића која нисмо циљали. Будући да су ови објекти толико удаљени, омогућавају нам да истражимо еру Универзума у ​​којој хладни гас заостали од Великог праска прелази у врући гас који данас видимо између галаксија. Ово је сада познато као прелаз између космолошког мрачног доба (време пре звезда) и времена када су звезде и квазари реионизовали хладну материју. Успели смо да утврдимо овај догађај, јер како смо гледали све даље и даље, могли смо да видимо све више и више неутралног водоника који чини хладни гас.

Козмичко двориште: Мапа галаксија у делу Слоан Дигитал Сурвеи-а (СДСС). Положај Земље је на дну, представљен сликом телескопа СДСС на опсерваторији Апацхе Поинт у Новом Мексику. Свака тачка означава положај галаксије, као што је пример приказан лево. У првих милион година након Великог праска, звучни таласи се убацују у космички гас (доле десно). Истраживачи СДСС-а користили су мапирање галаксија да би открили остатке ових таласа. Буллсеие показује данашњу скалу звучних таласа, међутим, отисак је исувише суптилан да би га се могло видети оком.
Заслуге: Еисенстеин, Слоан Дигитал Ски Сурвеи

Још један резултат који је дошао рано и који је изненадио је откриће да смо могли да видимо изобличења у облику удаљених галаксија узрокована гравитационим сочивима галаксија у првом плану. Ово откриће довело је до експлозије студија које укључују детаљну расподелу тамне материје у Универзуму, што се спроводи у многим модерним истраживањима.


Тамна материја, тамна енергија, живот и пети елемент

Древна Грчка и пети елемент
Древни Грци су имали речи за то & # 8211 „Пети елемент“ или „Квинтесенција“, невидљиви материјал који испуњава ненасељени простор у нашем Универзуму.

Квинтесенција и тамна енергија
Квинтесенција је повезана са временски променљивом „тамном енергијом“ која покреће измерено убрзавајуће ширење Универзума.

Козмолошка константа и тамна енергија
Квинтесенција је у супротности са „космолошком константом“. Нажалост, квантна електродинамика даје вредност 10120 пута већу од вредности космичке микроталасне позадине (ЦМБ).

Докази за квинтесенцију
У новембру 2020. године, космолози су известили да су идентификовали оквирни ЦМБ потпис квинтесенције.

Квинтесенцијални водени нанокластери из космичке прашине
Случајно је у новембру 2020. др. Кеитх Јохнсон, емеритус професор МИТ-а, чуо из „Интернатионал Јоурнал оф Астробиологи“ да је његов рад, „Козмологија, астробиологија и свет РНК: Само додајте квинтесенцијалну воду“ био прихваћен за објављивање. Тамо он предлаже да нанокластери космичке воде избачени из обилне космичке прашине пресвучене ледом чине „скаларно поље квинтесенције“.

Квинтесенцијална вода као тамна материја
Квинтесенцијални космички нанокластери воде чине „барионску тамну материју“. Нису искључене небарионске тамне материје попут ВИМПС-а и АКСИОНС-а, иако нису пронађене након тридесет година експеримената.

Квинтесенцијална вода и тамна енергија Космички водени нанокластери могу да ухвате виртуелне фотоне флуктуација вакуума енергије нулте тачке изнад фреквенције пресека кластера, Само флуктуације вакуума испод 1,7 ТХз су гравитационо активне, што доводи до заједничког порекла тамне материје и тамне енергије тачних величина.

Циклични универзум наспрам инфлаторног мултиверзума
Рад др Џонсона предлаже један „Циклично“ Универзумска космологија уместо популарног „мултиверзума“ изведеног из инфлаторне космологије.

Квинтесенција и астробиологија
Квантна хемија водених нанокластера у интеракцији са пребиотичким органским молекулима, аминокиселинама и прото-ћелијама РНК открива да живот треба да буде богат у целом Универзуму где год је вода присутна.

Кључна фреквенција за живот
Др Јохнсон открива да вибрације воде-нанокластера кључне за спајање са молекулима пребиотика одговарају вредност густине тамне енергије. Закључује да живимо у идеалном времену у свемиру који се шири да би живот постојао.

Антропијски принцип
Из квантне астрохемије квинтесенцијалних космичких нанокластера воде који су у интеракцији са пребиотичким органским молекулима, аминокиселинама и РНА протоцелијама на раној Земљи и настањивим егзопланетама, сценарио др Џонсона је у складу са антропијски принцип да је наш универзум биосистем и да поседује она својства која омогућавају живот & # 8211 какав познајемо, заснован на води & # 8211 да се развије у садашњој фази његове историје.

„Живот имитира уметност“
Професор Јохнсон указује на идеју да су космички водени нанокластери можда облик тамне материје главни елемент радње у научно-фантастичном играном филму, „Прекид симетрије“ написао је, продуцирао и режирао на МИТ-у пре двадесет година. Главни лик у филму је млади женски астрофизичар који проучава тамну материју. Филм се може погледати на: Иоутубе.цом

Објављена у Међународни часопис за астробиологију, Јануара 2021. и доступно за бесплатно читање до 1. марта 2021


Мрачна мистерија

Заслуге: НАСА, ЕСА, М. Ј. Јее и Х. Форд и сар. (Универзитет Џонс Хопкинс)

О тамној материји први пут се претпоставља да постоји 30-их година швајцарско-амерички астроном Фритз Звицки, приметивши да се галаксије у јатима крећу брже него што би требале ако је материја у скупу само материја која је сијала (и, према томе, била видљива наши телескопи). Ствари су еволуирале брже након што су амерички астроном Вера Рубин и њени сарадници крајем седамдесетих приметили да се звезде у галаксијама окрећу брже него што би требало да је ствар у њима опет само материја која сја. Интензивна потрага за тамном материјом - тако названом јер је не можемо видети - траје током последње четири деценије или тако некако, и даље са негативним резултатима. Збуњујуће је то што његове ефекте видимо сасвим јасно док гледамо на објекте у свемиру. Имајући масу (а тиме и гравитационо привлачење), утиче на ствари које можемо видети. Али напори да се сакупе честице тамне материје до сада нису били успешни, донекле стресна напетост између астрономских посматрања и фундаменталне теорије.

Тамна енергија откривена је 1998. године, а још је мистериознија и неухватљивија. Знамо да није направљен од честица или мањих делова материјалних ствари, јер је тамна материја вероватно етерична супстанца која прожима читав космос са бизарним својством да свемир пружа брже него што се очекивало. Не можемо о томе размишљати као о локализованој ствари, већ као о раширеној ствари, попут ваздуха у атмосфери (некако).

Сви кандидати за тамну енергију су прилично чудни. Један кандидат се састоји од квантних флуктуација енергије у празном простору које се материјализују као честице које искачу и излазе из постојања, енергије самог вакуума. Или би то могло бити мистериозно својство свемира, нешто што је Ајнштајн измислио да спаси свој пропали модел статичног универзума из 1917. године, данас назван „космолошка константа“. Највероватније, ако је ово тамна енергија, то је само апроксимација за нешто много сложеније и суптилније што нам сада изгледа само константно. Или је можда тамна енергија нека непозната врста супстанце која је моделована као дијафано поље које прожима читав простор, а космолози га нежно називају „квинтесенцијом“, одјекујући супстанцом коју је Аристотел предложио да би сачинио небеске предмете и испунио небеса.


Велики проблем свих алтернатива тамној материји и тамној енергији

Детаљан поглед на Универзум открива да је направљен од материје, а не од антиматерије, те тамне. [+] потребна је материја и тамна енергија и да не знамо порекло ниједне од ових мистерија. Међутим, флуктуације ЦМБ-а, формирање и корелације између велике структуре и савремена посматрања гравитационог сочива све упућују на исту слику.

ЦХРИС БЛАКЕ И САМ МООРФИЕЛД

Без обзира колико могли покушати да то сакријемо, постоји огроман проблем који нам свима буљи у лице када је у питању Универзум. Кад бисмо разумели само три ствари:

  1. закони који управљају Универзумом,
  2. компоненте које чине Универзум,
  3. и услови са којима је започео Универзум,

могли бисмо да урадимо најневероватнију ствар од свих. Могли бисмо да запишемо систем једначина који би, са довољно моћним рачунаром на располагању, описао како је Универзум временом еволуирао да би се трансформисао из тих почетних услова у Универзум који данас видимо.

Сваки појединачни догађај који се догодио у нашој космичкој историји - до граница класичног хаоса и квантног индетерминизма - могао би бити познат и детаљно описан, од појединачних интеракција између квантних честица до највећих космичких размера од свих. Проблем са којим се суочавамо када покушавамо да урадимо управо то је тај што се, упркос свему што знамо о Универзуму, оно што предвиђамо и оно што примећујемо не поклапају само ако додамо најмање два мистериозна састојка: неку врсту тамне материје и нека врста тамне енергије. То је изузетна загонетка за решавање и нешто са чиме сваки астрофизичар мора рачунати. Иако многи воле да представљају алтернативе, сви су чак и гори од незадовољавајућег поправљања тамне материје и енергије. Ево науке зашто.

Скоро савршен прстен од ефекта гравитационог сочива масе првог плана. Ови Ајнштајни. [+] прстенови, некада само теоретска предвиђања, сада су виђени у многим различитим сочивним системима, до различитих степена савршенства. Овај облик „поткове“ уобичајен је када је поравнање готово савршено, али не сасвим.

Постоји читав низ мерења која су помогла да се открије природа универзума. Измерили смо орбите планета и скретање светлости због присуства масе, што је показало да Ајнштајнова општа релативност, а не Њутнови закони универзалне гравитације најбоље описују нашу стварност. Открили смо понашање субатомских честица, античестица и фотона, откривајући квантне силе и поља која управљају нашим Универзумом. Ако желимо да симулирамо како је Универзум еволуирао током времена, морамо да узмемо познате, демонстративно исправне законе на скалама на којима смо их тестирали и применимо их на космос у целини.

Постоји само још једна планета у нашој галаксији која би могла бити слична земљи, кажу научници

29 Интелигентне ванземаљске цивилизације можда су нас већ приметиле, кажу научници

Месец јагода Супер солстиција: Погледајте и усмерите највеће, најсветлије и најбоље летње излазак лета ове недеље

Такође смо успели да измеримо читав низ својстава о свим објектима које можемо да посматрамо кроз Универзум. Сазнали смо како звезде сијају и емитују светлост и можемо много тога да кажемо о звезди - колико је масивна, врућа, светлећа, стара, богата тешким елементима итд. - само гледајући њено светло на прави начин. Поред тога, идентификовани су и многи други облици материје, попут планета, звезданих лешева, пропалих звезда, гаса, прашине, плазме, па чак и црних рупа.

Ова слика галаксије НГЦ 1275, коју је снимио Хуббле, приказује светлу и активну галаксију Кс-зрака. [+] која емитује галаксију у центру јата Персеј. Јонизовани филаменти гаса, централно језгро и сложена структура могу се видети и можемо закључити о присуству

милијарда соларне масе црна рупа у центру. Овде има пуно нормалне материје, али и нешто више од саме нормалне материје.

НАСА, ЕСА, наслеђе Хабла (СТСцИ / АУРА)

На добром смо путу да извршимо својеврсни „космички попис“, где можемо да саберемо сву материју и енергију Универзума и онога што га сачињава. Поред материје, идентификовали смо антиматерију у малим количинама. У нашем видљивом Универзуму нема звезда или галаксија, направљених од антиматерије уместо од нормалне материје, али постоје млазнице антиматерије које струје далеко од високоенергетских природних мотора попут црних рупа и неутронских звезда. Такође постоје неутрини који јуре кроз Универзум, малене масе, али огромног броја, генерисани током врелог Великог праска, а такође из нуклеарних процеса у звездама и звезданим катаклизмама.

Проблем је, наравно, у томе што када узмемо све састојке које смо директно измерили, применимо једначине које управљају Универзумом на космос у целини и покушамо да све сложимо, то се не сабира. Закони које знамо и састојци које смо директно открили, у комбинацији, не могу објаснити Универзум какав видимо. Конкретно, постоји неколико запажања која се чине међусобно искључива ако желимо да испитамо нулту хипотезу: да све што видимо и оно што знамо је све што постоји.

Галаксија којом је управљала само нормална материја (Л) показивала би много ниже брзине ротације. [+] на периферији него према центру, слично као што се крећу планете у Сунчевом систему. Међутим, запажања показују да су брзине ротације у великој мери независне од радијуса (Р) од галактичког центра, што доводи до закључка да мора бити присутна велика количина невидљиве или тамне материје.

ВИКИМЕДИА ЗАЈЕДНИЧНО КОРИСНИКА ИНГО БЕРГ / ФОРБЕС / Е. СИЕГЕЛ

Већ сте чули за тамну материју, а разлог због којег сте вероватно чули да нам је потребна је тај што „нема довољно нормалне материје која би објаснила све ефекте гравитације које видимо“. Најчешће питање које астрофизичари постављају о томе је, „па, шта ако је тамо само више нормалне материје од врста материје које смо добри у откривању? Шта ако је „тамна материја“ само нормалнија материја која је мрачна? “

Проблем са том идејом је тај што знамо - из запажања која већ имамо - колико је нормалне материје укупно постоји унутар видљивог универзума. Универзум је у прошлости био врелији и густији, а када су ствари биле довољно вруће и густе, могли су постојати само слободни протони и неутрони. Ако би покушали да се повежу у било коју комбинацију тежих језгара, Универзум је био толико енергичан да би их одмах разнели. Најлакши елементи који постоје:

  • водоник (1 протон),
  • деутеријум (1 протон и 1 неутрон),
  • хелијум-3 (2 протона и 1 неутрон),
  • хелијум-4 (2 протона и 2 неутрона),
  • и литијум-7 (3 протона и 4 неутрона)

сви су створени у прва 3-4 минута Универзума, формирајући се тек након што се Универзум довољно охлади да се тренутно не уништи.

Удаљени извори светлости - од галаксија, квазара, па чак и космичке микроталасне позадине - морају. [+] пролазе кроз облаке плина. Карактеристике апсорпције које видимо омогућавају нам да измеримо мноштво карактеристика међупросторних облака гаса, укључујући обиље светлосних елемената унутра.

Оно што је изванредно је то што, пошто су закони физике који управљају честицама (и нуклеарном фузијом) тако добро разумљиви, можемо тачно израчунати - под претпоставком да је Универзум некада био топлији, густији и прошириван и хлађен из тог стања - колики су различити односи ових различитих светлосних елемената треба да буде. Чак смо директно проучавали реакције у лабораторију и ствари се понашају онако како наша теорија предвиђа. Једини фактор који варирамо је однос фотона и бариона, који нам говори колико има космичких фотона (честица светлости) за сваки протон или неутрон (барион) у нашем Универзуму.

Сад смо све измерили. Сателити попут ЦОБЕ, ВМАП и Планцк измерили су колико фотона постоји у Универзуму: 411 по кубном центиметру свемира. Интервенишући облаци гаса који се појављују између нас и удаљеног извора светлости, попут светлеће галаксије или квазара, упијеће део светлости док путује кроз Универзум, учећи нас обиљу ових елемената и изотопа директно. Кад све збројимо, само

5% укупне енергије у Универзуму може бити нормална материја: ни више ни мање.

Предвиђена обиља хелијума-4, деутерија, хелијума-3 и литијума-7 како је предвидео Велики прасак. [+] Нуклеосинтеза, са запажањима приказаним у црвеним круговима. Ово одговара Универзуму где

4-5% критичне густине је у облику нормалне материје. Са другом

25-28% у облику тамне материје, само око 15% укупне материје у Универзуму може бити нормално, са 85% у облику тамне материје.

Постоје многа запажања, поред овде поменутих, која морамо да узмемо у обзир. Универзални закон природе није добар ако делује само под одређеним одабраним условима. Морате бити у стању да објасните широк спектар космичких појава ако желите да ваша предложена космологија буде схваћена озбиљно. Морате објаснити:

  • космичка мрежа структуре коју видимо у нашем Универзуму и како је настала,
  • величине, масе и стабилност појединих галаксија,
  • брзине галаксија које се врте око јата галаксија,
  • флуктуације температуре утиснуте у космичко микроталасно позадинско зрачење: остаци сјаја Великог праска,
  • гравитационо сочиво уочено око јата галаксија, како изолујућих, тако и оних у процесу судара,
  • и како се стопа ширења Универзума временом мења на тачан начин на који смо приметили да се мења.

У ову селекцију можемо уврстити многа друга запажања, али она су изабрана из одређеног разлога: у Универзуму сазданом само од нормалне материје, зрачења и неутрина у посматраним количинама, не можемо објаснити ниједно од ових запажања. Да бисмо објаснили Универзум који видимо, потребно је нешто додатно.

Четири јата галаксија која се сударају, показују раздвајање између рендгенских зрака (ружичасти) и гравитације (плави),. [+] индикативно за тамну материју. На великим размерама, хладна тамна материја је неопходна и ниједна алтернатива или замена неће бити корисне. Међутим, мапирање врућег гаса који ствара рендгенску светлост (ружичасто) није нужно врло добар показатељ где је укупна маса, као што показује расподела тамне материје (плава).

РТГ: НАСА / ЦКСЦ / УВиц. / А.Махдави ет ал. Оптичко / сочиво: ЦФХТ / УВиц. / А. Махдави и сар. (горе лево) Рендген: НАСА / ЦКСЦ / УЦДавис / В.Давсон ет ал. Оптички: НАСА / СТСцИ / УЦДавис / В.Давсон ет ал. (горе десно) ЕСА / КСММ-Невтон / Ф. Гасталделло (ИНАФ / ИАСФ, Милано, Италија) / ЦФХТЛС (доле лево) Рендген: НАСА, ЕСА, ЦКСЦ, М. Брадац (Универзитет у Калифорнији, Санта Барбара) и С. Аллен (Универзитет Станфорд) (доле десно)

У принципу, могли сте да замислите да би само један нови приступ могао да објасни све. Да бисмо можда, да смо били довољно паметни, могли само да додамо један нови састојак или направимо једну модификацију наших правила која би заједно објаснила сва ова запажања. Иначе, то је била првобитна идеја која стоји иза тамне материје, као што ју је 1930-их први предложио Фритз Звицки. Био је први који је измерио брзине галаксија које зипају око јата галаксија и открио је да мора постојати нешто попут

100 пута већу масу него што би могле да урачунају звезде. Претпоставио је нови састојак - тамну материју - који би могао све објаснити.

Знамо да се од посматрања и експеримената од тамне материје не може направити ниједна позната честица која постоји у оквиру Стандардног модела физике. Сазнали смо да тамна материја није могла бити врућа или се брзо кретати, чак и рано, или мора бити прилично масивна или треба да се роди без пуно кинетичке енергије. Сазнали смо да не може да делује преко јаке или електромагнетне или слабе силе на било који уочљив начин. И научили смо да, ако додамо овај један састојак хладне тамне материје у Универзум, готово сва запажања се поклапају.

Овај исечак из симулације формирања структуре, проширеним ширењем Универзума,. [+] представља милијарде година гравитационог раста у Универзуму богатом тамном материјом. Имајте на уму да филаменти и богати кластери, који настају на пресеку филамената, настају првенствено због тамне материје, а нормална материја има само мању улогу.

Ралф Келер и Том Абел (КИПАЦ) / Оливер Хахн

Само тамном материјом можемо објаснити многа запажања која без ње не можемо објаснити. Добијамо космичку мрежу добијамо звездана јата која се стапају у мале галаксије које прерастају у велике галаксије и на крају галактичка јата добијамо брзе галаксије унутар тих јатова добијамо раздвајање између врућег гаса и ефеката гравитације када се скупови галаксија сударе ми добијемо галаксије које се ротирају једнако брзо споља као и изнутра добијамо значајно гравитационо сочиво, у складу са запажањима добијамо температурна колебања која се слажу са космичком микроталасном позадином и која објашњавају вероватноћу проналаска галаксије на одређеној удаљености од било која друга галаксија.

Али не стижемо баш све. Тамна материја је једина додатна „ствар“ коју можемо додати - и испоставило се да је састојак, а не модификација - да бисмо одједном решили највећи број ових проблема, али не даје нам баш све. Не решава (већи) проблем брзине ширења и не објашњава (мању) загонетку зашто је, упркос надмашивању нормалне материје односом 5: 1, Универзум просторно раван. Некако се не рачуна пуна 2/3 укупне енергије универзума.

Различите могуће судбине Универзума, са нашом стварном, убрзавајућом судбином приказаном на десној страни. . [+] Након што прође довољно времена, убрзање ће оставити сваку повезану галактичку или супергалактичку структуру потпуно изолованом у Универзуму, јер се све остале структуре неповратно убрзавају. У прошлост можемо гледати само како бисмо закључили о присуству и својствима тамне енергије, за које је потребна бар једна константа, али су њене импликације веће за будућност.

Тамна енергија је, наравно, други додатни састојак који можемо додати да бисмо објаснили остатак запажања. Функционише као облик енергије својствен самом простору, постајући важан тек када се Универзум проширио и постао довољно разблажен и дифузан. Чини већину енергије Универзума данас, након што је први пут био неважан

7+ милијарди година. И узрокује да се удаљене галаксије убрзавају, а не успоравају, док се одмичу од нас у свемиру који се шири.

Не постоји ниједна модификација која објашњава сва ова запажања заједно. У ствари, било која друга појединачна модификација коју можете да извршите - било променом закона или додавањем новог састојка - решиће мање ових проблема него што ће то учинити тамна материја или тамна енергија. Већина конкурентских идеја, као што су:

  • модификовање закона гравитације,
  • да тамна енергија буде динамичко поље или ентитет који еволуира временом,
  • или измишљање неке врсте распадајуће тамне материје или ране тамне енергије,

имају једну (или обе) две фаталне мане. Или им је потребно више од два нова параметра која додају тамна материја и тамна енергија, или не успевају да реше све проблеме које решавање додавања тамне материје и тамне енергије.

Утисак овог уметника представља мале концентрације тамне материје у јату галаксије. [+] МАЦСЈ 1206. Астрономи су мерили количину гравитационог сочива изазваног овим кластером да би направили детаљну мапу расподеле тамне материје у њему. Мора да постоји присутна подструктура тамне материје малих размера која ће објаснити ова запажања.

У науци се већина људи користи Оццамовим бријачем - појмом да је одабир између објашњења обично најједноставнији - погрешно. Није једноставније модификовати гравитацију него додати тамну материју и тамну енергију, не ако та модификација захтева два или више додатих параметара. Није једноставније увести тип мрачне енергије који је нешто друго осим космолошке константе, а потоња је нај „ванила“ класа мрачне енергије која постоји и делује за све. Уместо тога, морали бисте да урадите нешто попут измишљања објашњења које је увело само један нови ентитет, замењујући заједно и тамну материју и тамну енергију.

Колико год да збуњују, тамна материја и тамна енергија су најједноставније објашњење. Сама идеја о тамној течности захтева вишеструке слободне параметре. Нови релативистички МОНД представљен почетком ове године или стара тензор-векторско-скаларна гравитација Бекенстеина не само да додају најмање онолико параметара колико тамна материја и тамна енергија, већ још увек не могу објаснити јата галаксија. Проблем није у томе што тамна материја и тамна енергија једноставно морају бити у праву. Све остале идеје су објективно горе. Шта год да се заиста догађа са нашим Универзумом, дужни смо себи да наставимо истрагу. Једино ћемо тако икада сазнати како природа заиста функционише, једноставна или не.


Тамна материја и чињенице о тамној енергији

1. Много је невидљиво

Видљиви универзум је нормална материја попут облака, планета, звезда, маглина, галаксија, а све то је сачињено од атома. Али сви они садрже само 5% читавог универзума. Остатак свемира је невидљив и направљен је од нечега за шта још не знамо.

Према научницима, у нашем универзуму постоји много ствари које не можемо видети. Око 27% ствари у свемиру сачињено је од нечег мистериозног честица, познатог као тамна материја. Док је око 68% композиције свемира сачињено од нечег мистериозне енергије, која одбија гравитацију и шири свемир, позната је као тамна енергија. Ове невидљиве и скривене ствари садрже 95% свемирске композиције.

2. Експанзија свемира се убрзава

Током проучавања супернова у галаксијама, астрономи су открили да се галаксије удаљавају. Даље галаксије су се кретале брже од оближњих галаксија. Открили су да се универзум једноставно не шири, чак се ширење убрзава. Истраживачи и научници закључили су да су тамна материја и тамна енергија можда разлог убрзаног ширења свемира.

3. Није лако открити

The dark matter and dark energy do not interact with electromagnetic radiation, neither it absorbs nor reflects light. So it is not easy to detect them.

4. No direct clue for its existence

There are only theories given regarding the existence of dark matter and dark energy. No labs or research center has given direct evidence of its existence so far.

5. Dark matter binds whereas dark energy loosens up

There is no direct clue for its existence but scientists have experienced its effect in space. According to scientists, dark matter binds the universe, whereas the dark energy loosens up or speed up the expansion of the universe.

Dark Energy Accelerating the Universe

Some astronomers believe, the only gravitational force is not strong enough to hold or bind the whole galaxies. They believe there is something that interacts with gravity and binds these galaxies, and they called it dark matter.

6. Space has its own energy

There is something in space since the Big Bang that is creating the space. That may a force or energy. We know the universe is expanding and accelerating, but where it all getting energy? Does space has its own energy? Yes! It may be. Some scientists believe the dark energy is the energy that space has. It repels gravity and accelerates the expansion of the universe. This energy does not get weaker during expansion and therefore as more space comes into existence, more of this energy-of-space would appear.

7. Dark energy formed from nothing and disappears in nothing

As we have not found any clue for its existence. Therefore some astronomers believe the dark energy formed from nothing and disappears in nothing. It is like the energy in the vacuum (objectionable. ). It fits best like a quote and difficult to explain scientifically.

8. Responsible for the universe creation

As we read dark matter interacts with gravity and creates galaxies. Whereas space is created by the dark energy. So it would not be wrong to say that the dark matter and dark energy is responsible for universe creation.

9. Uniform and non-uniform distribution

According to scientists, the dark matter has a non-uniform distribution in the universe. The center of the galaxies can have much density of the dark matter compared to its edges. Whereas the dark energy has uniform distribution across space. According to an estimation, the density of dark energy is around 7 × 10 -30 gm/cm 3 throughout space.

10. Physicists know a lot that dark matter can’t be

It is rightly said that ‘most of the things we do not know that what to know’. Astrophysicists know more about what dark matter can’t be than what it is.

  • Dark matter is not ordinary matter or baryonic.
  • It is not made up of the baryons. They may have formed from some new types of elementary particles that are not discovered yet.
  • Dark matter is not antimatter, because when antimatter interacts with matter, they destroy each other and produce gamma rays. And scientists never saw such gamma rays production incident.

11. It has a relation with Einstein’s cosmological constant

The dark energy has closely associated relation with Einstein’s field equations of general relativity theory. To prove the term ‘static universe’ or ‘static infinite universe’ Albert Einstein gave the term ‘cosmological constant’. The cosmological constant is ‘energy of space’ or ‘vacuum energy’.

Einstein considered this term to counterbalance the effect of gravity and to explain the static universe (the universe is neither expanding nor contracting) theory. Later in 1931 after Hubble’s discovery of the accelerating universe, he neglected this concept and consider it his ‘biggest blunder’ (for the static universe concept).

But the cosmological constant may be considered the energy that is counterbalancing the gravity. And this energy is closely associated with dark energy.

12. It interacts with gravity

The dark matter interacts with gravity and dark energy counterbalance it. Astrophysicists believe there is something in the space that is bounding the large structure like nebulas, galaxies. They believe gravity is not strong enough to hold such a large structure. These are held up because of the invisible matter known as dark matter. So the dark matter interacts with gravity and helps to form large structures in the universe.

13. Dark matter and dark energy may not even exist

Though there is no direct evidence for the existence of dark matter and dark energy. But there are some abnormal effects in space that make it meaningful to consider these invisible mysterious matter and energy. Therefore it is generally accepted by some scientific communities, some astrophysicists. Still, we have a lot to know about the universe.

14. CERN working to generate dark matter particles

CERN (European Organization for Nuclear Research) is a scientific research center that is working to generate dark matter particles in the LHC. The LHC (large hadron collider) is the world’s largest particle accelerator.

15. Dark matter may be cold

Dark matter may be cold or hot. The current model favors ‘cold dark matter’ (CDM). The term ‘cold’ refers to its slower speed than the speed of light. According to scientists, the cold dark matter may have the following constituents: Axions, massive compact halo objects (MACHOs), weakly interacting massive particles (WIMPs). Though these are theoretical particles and objects.

So these were 15 special facts about dark matter and dark energy. These facts have been written in simple words. Do tell us by commenting, which one you like the most.

Our scientists and physicists always try to solve the mystery of dark energy and matter. We are pretty sure of existence but we have no clue so far but there is still more to come regarding this topic.


Do Dark matter and Dark energy interact?

This paper seems to be saying so. can the universe be logotripic, whatever that is?

arXiv:1504.08355 [pdf, other]
Is the Universe logotropic?
Pierre-Henri Chavanis
Comments: Submitted to EPJPlus
Subjects: Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc)

We consider the possibility that the universe is made of a single dark fluid described by a logotropic equation of state $P=Aln( ho/ ho_*)$, where $ ho$ is the rest-mass density, $ ho_*$ is a reference density, and $A$ is the logotropic temperature. The energy density $epsilon$ is the sum of two terms: a rest-mass energy term $ ho c^2$ that mimics dark matter and an internal energy term $u( ho)=-P( ho)-A$ that mimics dark energy. This decomposition leads to a natural, and physical, unification of dark matter and dark energy, and elucidates their mysterious nature. The logotropic model depends on a single parameter $B=A/ ho_c^2$ where $ ho_$ is the cosmological density. For $B=0$, we recover the $Lambda$CDM model. Using cosmological constraints, we find that le Ble 0.09425$. We consider the possibility that dark matter halos are described by the same logotropic equation of state. When $B>0$, pressure gradients prevent gravitational collapse and provide halo density cores instead of cuspy density profiles, in agreement with the observations. The universal rotation curve of logotropic dark matter halos is consistent with the observational Burkert profile up to the halo radius. Interestingly, if we assume that all the dark matter halos have the same logotropic temperature $B$, we find that their surface density $Sigma= ho_0 r_h$ is constant. This result is in agreement with the observations where it is found that $Sigma_0=141, M_/< m pc>^2$ for dark matter halos differing by several orders of magnitude in size. Using this observational result, we obtain $B=3.53 imes 10^<-3>$. Assuming that $ ho_*= ho_P$, where $ ho_P$ is the Planck density, we predict $B=3.53 imes 10^<-3>$, in perfect agreement with the value obtained from the observations.


New theory on the origin of dark matter

Calculations for the new dark matter model developed at Mainz University. Credit: Michael Baker, JGU

Only a small part of the universe consists of visible matter. By far the largest part is invisible and consists of dark matter and dark energy. Very little is known about dark energy, but there are many theories and experiments on the existence of dark matter designed to find these as yet unknown particles. Scientists at Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) in Germany have now come up with a new theory on how dark matter may have been formed shortly after the origin of the universe. This new model proposes an alternative to the WIMP paradigm that is the subject of various experiments in current research.

Dark matter is present throughout the universe, forming galaxies and the largest known structures in the cosmos. It makes up around 23 percent of our universe, whereas the particles visible to us that make up the stars, planets, and even life on Earth represent only about four percent of it. The current assumption is that dark matter is a cosmological relic that has essentially remained stable since its creation. "We have called this assumption into question, showing that at the beginning of the universe dark matter may have been unstable," explained Dr. Michael Baker from the Theoretical High Energy Physics (THEP) group at the JGU Institute of Physics. This instability also indicates the existence of a new mechanism that explains the observed quantity of dark matter in the cosmos.

The stability of dark matter is usually explained by a symmetry principle. However, in their paper, Dr. Michael Baker and Prof. Joachim Kopp demonstrate that the universe may have gone through a phase during which this symmetry was broken. This would mean that it is possible for the hypothetical dark matter particle to decay. During the electroweak phase transition, the symmetry that stabilizes dark matter would have been re-established, enabling it to continue to exist in the universe to the present day.

In the new dark matter model, the Higgs particle has different properties to those in the standard model of particle physics. The figure shows the energy of the Higgs particle as a function of the model parameters. Credit: Michael Baker, JGU

With their new theory, Baker and Kopp have introduced a new principle into the debate about the nature of dark matter that offers an alternative to the widely accepted WIMP theory. Up to now, WIMPs, or weakly interacting massive particles, have been regarded as the most likely components of dark matter, and experiments involving heavily shielded underground detectors have been carried out to look for them. "The absence of any convincing signals caused us to start looking for alternatives to the WIMP paradigm," said Kopp.

The two physicists claim that the new mechanism they propose may be connected with the apparent imbalance between matter and antimatter in the cosmos and could leave an imprint which would be detected in future experiments on gravitational waves. In their paper published in the scientific journal Писма о физичком прегледу, Baker and Kopp also indicate the prospects of finding proof of their new principle at CERN's LHC particle accelerator and other experimental facilities.


Dark matter and the fabric of space time,

First, you appear to be confusing dark matter with dark energy. See below for more on that.

Second, "the fabric of space" is not really a meaningful term (nor is "fabric of spacetime", which you use later on in your post, and which at least recognizes that it should be spacetime, not space). That kind of terminology does appear in pop science sources, but it's not actual valid science.

And the name for whatever it is that is causing this is dark енергије, not dark matter. "Dark matter" is the name for whatever it is that is causing galaxy rotation curves to be different from what we would expect them to be based on the matter we can see.

No, this is not a "possible explanation" because it doesn't even mean anything. There is no property of spacetime that corresponds to being "thinner/weaker/less dense" in some places as compared to others.

Instead of speculating (and you should read the PF rules on personal speculation), you would do better to take the time to learn what our best current model actually says, and why it includes dark energy and dark matter. A good recent cosmology textbook, such as Liddle's, will cover all of that.

Dark energy doesn't just "mirror" the cosmological constant, it је the cosmological constant--at least, that's the simplest hypothesis, which is the one our best current model adopts since we have no evidence for it being more complicated than that. It is not some "strange concept" that physicists dreamed up it pops straight out of the simplest way of deriving the Einstein Field Equation.

Furthermore, the cosmological constant can be thought of as an intrinsic property of spacetime, so it plays the same role as you are envisioning for "the fabric of space". It just plays it in a way that means something given what we know about spacetime.


The History of Dark Energy Goes Way, Way Back

Scientists now have evidence that dark energy has been around for most of the universe's history.

Using NASA's Hubble Space Telescope, researchers measured the expansion of the universe 9 billion years ago based on 23 of the most distant supernovae ever detected.

As theoretically expected, they found that the mysterious antigravity force, apparently pushing galaxies outward at an accelerating pace, was acting on the ancient universe much like the present.

All supernovas of a certain variety, called Type-1a, burn with the same brightness, so scientists can calculate relative distances in the universe based on how dim or bright these exploding stars get. In the late 1990's it was realized that these standard candles were dimmer than expected and that the expansion of the universe was accelerating.

Scientists blamed the acceleration on an inexplicable repulsive force, dark energy.

"Although dark energy accounts for more than 70 percent of the energy of the universe, we know very little about it, so each clue is precious," said Adam Riess, a professor at Johns Hopkins University who was involved in the initial discoveries back in the '90s. "Our latest clue is that the stuff we call dark energy was present as long as 9 billion years ago, when it was starting to make its presence felt."

The universe is about 13.7 billion years old.

The researchers believe that although this new observation is a significant clue in the quest to understand what is probably, in Riess's words "one of the most, if not the most, pressing question in physics," it's far from the proof to what dark energy actually is.

Mario Livio from the Space Telescope Science Institute put the situation in perspective at a media teleconference at NASA headquarters today. "Water covers 70 percent of the surface of the Earth," Livio said, yet it took humans many centuries to first discover the properties of water. With dark energy, he said, researchers are still in the phase of determining its properties.

Previous observations revealed that the early universe was comprised of matter whose gravity was trying to pull it all inward and slow down its expansion. But the spreading out of the cosmos started speeding up around 5 billion to 6 billion years ago. That's when scientists believe dark energy started to win the cosmic tug of war.

"After we subtract the gravity from the known matter in the universe, we can see the dark energy pushing to get out," said Lou Strolger from the University of Western Kentucky.

Another important finding, the researchers said, is that they can now compare the properties of ancient stellar explosions to today's explosions.

"This is important because we use these tools to measure the universe [and] we need to make sure that our understanding of their nature themselves have not changed," Riess said. The chemical composition in these 9-billion-year-old supernovas look remarkably similar to those that occur in the modern universe. So this finding continues to validate the use of supernovas as cosmic probes for understanding the nature of dark energy.

This latest finding is consistent with Einstein's explanation for what dark energy is, the researchers noted. Einstein's "cosmological constant" idea, which he called his biggest blunder and later rejected, turned out to be the same thing that scientist now see as the repulsive form of gravity called dark energy.

The findings will be published in the Feb. 10 issue of Астропхисицал Јоурнал.