Тамна материја

Физичка космологија
WMAP.jpg
Сродни чланци

уреди

Тамна материје је форма материје за коју се сматра да чини отприлике 85% материје у свемиру и око 27% његове укупне густине масе-енергије или око 2,241×10−27 kg/m3. Њено присуство је подразумевано у разним астрофизичким посматрањима, укључујући гравитационе ефекте који се не могу објаснити прихваћеним теоријама гравитације, осим ако је присутно више материје него што се може видети. Из тог разлога, већина стручњака сматра да је тамне материје пуно у универзуму и да је имала снажан утицај на његову структуру и еволуцију. Тамна материја назива се тамном, јер изгледа да не ступа у интеракцију са електромагнетним пољем, што значи да не апсорбује, не рефлектује или емитује електромагнетно зрачење, те ју је стога тешко открити.[1]

Примарни докази за тамну материју потичу из прорачуна који показују да би се многе галаксије распале, или да се не би формирале или да се не би кретале као што чине, да не садрже велику количину невидљиве материје.[2] Остале линије доказа укључују запажања у гравитационом сочиву[3] и у космичкој микроталасној позадини, заједно са астрономским посматрањима тренутне структуре видљивог универзума, настанка и еволуције галаксија, локације масе током галактичких судара,[4] и кретања галаксије у оквиру јата галаксија. У стандардном Ламбда-CDM моделу космологије, укупна маса–енергија свемира садржи 5% обичне материје и енергије, 27% тамне материје и 68% облика енергије познатог као тамна енергија.[5][6][7][8] Дакле, тамна материја чини 85%[а] укупне масе, док тамна енергија и тамна материја чине 95% укупног садржаја масе и енергије.[9][10][11][12]

Будући да тамна материја још увек није директно уочена, ако постоји, она једва да може да формира интеракције са обичном барионском материјом и зрачењем, осим путем гравитације. Сматра се да је већина тамне материје небарионске природе; она се може састојати од неких још неоткривених субатомских честица.[б] Примарни кандидат за тамну материју је нека нова врста елементарних честица која још увек није откривена, посебно масивне честице слабих интеракција (WIMPs).[13] Активно се предузимају многи експерименти за директно откривање и проучавање честица тамне материје, али ниједан није био успешан до сада.[14] Тамна материја је класификована као „хладна“, „топла“ или „врућа“ према својој брзини (прецизније, дужини слободног струјања). Тренутни модели фаворизују сценарио хладне тамне материје, у којем се структуре појављују постепеним накупљањем честица.

Иако научна заједница генерално прихвата постојање тамне материје,[15] неки астрофизичари, заинтригирани одређеним запажањима која се не уклапају у неке теорије тамне материје, залажу се за различите модификације стандардних закона опште релативности, као што је модификована Њутнова динамика, тензор-вектор-скаларна гравитација или ентропијска гравитација. Ови модели покушавају да узму у обзир сва запажања без позивања на додатну небарионску материју.[16]

ИсторијаУреди

Рана историјаУреди

Хипотеза о тамној материји има сложену историју.[17] У говору одржаном 1884. године,[18] Лорд Келвин је проценио број тамних тела у Млечном путу на основу уочене дисперзије брзине звезда које круже око центра галаксије. Користећи ова мерења, он је проценио масу галаксије, за коју је утврдио да се разликује од масе видљивих звезда. Лорд Келвин је тако закључио да „многе наше звезде, и можда велика већина њих, могу бити тамна тела“.[19][20] Године 1906, Анри Поенкаре у „Млечном путу и теорији гасова“ користио је „тамну материју“, или „matière obscure“ на француском, расправљајући о Келвиновом делу.[21][20]

Први који је предложио постојање тамне материје помоћу звезданих брзина био је холандски астроном Јакобус Каптејн 1922. године.[22][23] Његов холандски сународник и пионир радио астрономије Јан Орт такође је претпоставио постојање тамне материје 1932.[23][24][25] Орт је проучавао звездана кретања у локалном галактичком суседству и открио је да маса у галактичкој равни мора бити већа од оне која је примећена, али је касније утврђено да је ово мерење погрешно.[26]

НапоменаУреди

  1. ^ Since dark energy does not count as matter, this is 26.8/(4.9 + 26.8) = 0.845
  2. ^ A small portion of dark matter could be baryonic and / or neutrinos. See Baryonic dark matter.

РеференцеУреди

  1. ^ „Dark Matter”. CERN Physics. 20. 1. 2012. 
  2. ^ Siegfried, T. (5. 7. 1999). „Hidden space dimensions may permit parallel universes, explain cosmic mysteries”. The Dallas Morning News. 
  3. ^ Trimble, V. (1987). „Existence and nature of dark matter in the universe” (PDF). Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 25: 425—472. Bibcode:1987ARA&A..25..425T. doi:10.1146/annurev.aa.25.090187.002233. 
  4. ^ „A history of dark matter”. 2017. 
  5. ^ „Planck Mission Brings Universe into Sharp Focus”. NASA Mission Pages. 21. 3. 2013. 
  6. ^ „Dark Energy, Dark Matter”. NASA Science: Astrophysics. 5. 6. 2015. 
  7. ^ Ade, P.A.R.; Aghanim, N.; Armitage-Caplan, C.; et al. (Planck Collaboration) (22. 3. 2013). „Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results – Table 9”. Astronomy and Astrophysics. 1303: 5062. Bibcode:2014A&A...571A...1P. S2CID 218716838. arXiv:1303.5062 . doi:10.1051/0004-6361/201321529. 
  8. ^ Francis, Matthew (22. 3. 2013). „First Planck results: the Universe is still weird and interesting”. Ars Technica. 
  9. ^ „Planck captures portrait of the young Universe, revealing earliest light”. University of Cambridge. 21. 3. 2013. Приступљено 21. 3. 2013. 
  10. ^ Carroll, Sean (2007). Dark Matter, Dark Energy: The dark side of the universe. The Teaching Company. Guidebook Part 2 p. 46. »... dark matter: An invisible, essentially collisionless component of matter that makes up about 25 percent of the energy density of the universe ... it's a different kind of particle... something not yet observed in the laboratory ...« 
  11. ^ Ferris, Timothy (јануар 2015). „Dark matter”. Hidden cosmos. National Geographic Magazine. Приступљено 10. 6. 2015. 
  12. ^ Jarosik, N.; et al. (2011). „Seven-year Wilson microwave anisotropy probe (WMAP) observations: Sky maps, systematic errors, and basic results”. Astrophysical Journal Supplement. 192 (2): 14. Bibcode:2011ApJS..192...14J. S2CID 46171526. arXiv:1001.4744 . doi:10.1088/0067-0049/192/2/14. 
  13. ^ Copi, C.J.; Schramm, D.N.; Turner, M.S. (1995). „Big-Bang Nucleosynthesis and the Baryon Density of the Universe”. Science. 267 (5195): 192—199. Bibcode:1995Sci...267..192C. PMID 7809624. S2CID 15613185. arXiv:astro-ph/9407006 . doi:10.1126/science.7809624. 
  14. ^ Bertone, G.; Hooper, D.; Silk, J. (2005). „Particle dark matter: Evidence, candidates and constraints”. Physics Reports. 405 (5–6): 279—390. Bibcode:2005PhR...405..279B. S2CID 118979310. arXiv:hep-ph/0404175 . doi:10.1016/j.physrep.2004.08.031. 
  15. ^ Hossenfelder, Sabine; McGaugh, Stacy S (август 2018). „Is dark matter real?”. Scientific American. 319 (2): 36—43. Bibcode:2018SciAm.319b..36H. PMID 30020902. doi:10.1038/scientificamerican0818-36.  "Right now a few dozens of scientists are studying modified gravity, whereas several thousand are looking for particle dark matter."
  16. ^ Angus, G. (2013). „Cosmological simulations in MOND: The cluster scale halo mass function with light sterile neutrinos”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 436 (1): 202—211. Bibcode:2013MNRAS.436..202A. S2CID 119276329. arXiv:1309.6094 . doi:10.1093/mnras/stt1564. 
  17. ^ de Swart, J.G.; Bertone, G.; van Dongen, J. (2017). „How dark matter came to matter”. Nature Astronomy. 1 (59): 0059. Bibcode:2017NatAs...1E..59D. S2CID 119092226. arXiv:1703.00013 . doi:10.1038/s41550-017-0059. 
  18. ^ „A History of Dark Matter- Gianfranco Bertone & Dan Hooper”. ned.ipac.caltech.edu. 
  19. ^ Kelvin, Lord (1904). Baltimore Lectures on Molecular Dynamics and the Wave Theory of Light. London, England: C.J. Clay and Sons. стр. 274.  From p. 274: "Many of our supposed thousand million stars, perhaps a great majority of them, may be dark bodies; … "
  20. ^ а б „A history of dark matter”. Ars Technica (на језику: енглески). Приступљено 8. 2. 2017. 
  21. ^ Poincaré, H. (1906). „La Voie lactée et la théorie des gaz” [The Milky Way and the theory of gases]. Bulletin de la Société astronomique de France (на језику: француски). 20: 153—165. 
  22. ^ Kapteyn, Jacobus Cornelius (1922). „First attempt at a theory of the arrangement and motion of the sidereal system”. Astrophysical Journal. 55: 302—327. Bibcode:1922ApJ....55..302K. doi:10.1086/142670. »It is incidentally suggested when the theory is perfected it may be possible to determine the amount of dark matter from its gravitational effect.«  (emphasis in original)
  23. ^ а б Rosenberg, Leslie J (30. 6. 2014). Status of the Axion Dark-Matter Experiment (ADMX) (PDF). 10th PATRAS Workshop on Axions, WIMPs and WISPs. стр. 2. 
  24. ^ Oort, J.H. (1932). „The force exerted by the stellar system in the direction perpendicular to the galactic plane and some related problems”. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands. 6: 249—287. Bibcode:1932BAN.....6..249O. 
  25. ^ „The hidden lives of galaxies: Hidden mass”. Imagine the Universe!. NASA/GSFC. 
  26. ^ Kuijken, K.; Gilmore, G. (јул 1989). „The Mass Distribution in the Galactic Disc – Part III – the Local Volume Mass Density” (PDF). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 239 (2): 651—664. Bibcode:1989MNRAS.239..651K. doi:10.1093/mnras/239.2.651. 

ЛитератураУреди

Спољашње везеУреди