Astronomiya

Qaranlıq maddə adi (görünən) maddədən nə ilə fərqlənir?

Qaranlıq maddə adi (görünən) maddədən nə ilə fərqlənir?

Qaranlıq maddə adi (görünən) maddədən nə ilə fərqlənir?

1) Qaranlıq maddə ağ cırtdanlar, qara dəliklər kimi görünməz astronomik cisimlərdən ibarətdir?

2) Qaranlıq maddə birbaşa müşahidə edilməyibmi?

Qaranlıq maddə üçün daha yaxşı bir izah varmı? Qaranlıq maddə ilə adi maddə arasındakı fərqi tamamilə anlaya bilmədim.


Bunu heç kim dəqiq bilmir.

Nə məlumdur:

  • cazibə qüvvəsi ilə qarşılıqlı əlaqədədir
  • elektromaqnetik olaraq qarşılıqlı təsir göstərmir

"Tünd" burada "qara" demək deyil, burada "görünməz" deməkdir.

Bir çox hesablama və nəzəriyyə var, ən populyar LSP-lərdən ola biləcəyini söyləyir (ən az süper simmetrik hissəciklər).


İki qaranlıq maddə problemini həll etmək üçün şübhəsiz bir və bəlkə də iki növ qaranlıq maddə var.

İlk qaranlıq maddə problemi, ən çox cazibədar maddənin qaranlıq olmasıdır. Gökadalar və qalaktikalar qrupları kimi böyük miqyaslı strukturların müşahidə olunan cazibə dinamikasından məsul görünən nəticələrin əksəriyyəti görünmür (yəni qaranlıqdır). Yəni görünən işıq və ya başqa bir elektromaqnit dalğaları vasitəsi ilə aşkar edə bilmərik.

İndi bu kütləni çox aşağı kütləli ulduzlardan, soyuq ağ cırtdanlardan, planetlərdən, qara dəliklərdən, itirilmiş qolf toplarından və ya başqa bir şəkildə soyuq, parlaq olmayan maddələrdən düzəldə bilərsiniz. Bu cür əşyalar (bəlkə də golf toplarına çubuq) var, şübhəsiz mövcuddur bariyonik qaranlıq maddə (çünki onlar "normal" protonlardan və neytronlardan - bariyonlardan hazırlanmışdır), lakin müşahidələri izah etmək üçün bu şeylərin kifayət qədər olması ehtimalı yoxdur.

İkinci problem, qaranlıq maddənin çoxunun olması lazımdır barionik olmayan. Bu, qalaktika və klasterlərin dinamikasını izah etmək üçün kifayət qədər inandırıcı bariyonik qaranlıq maddənin olmamasından, həm də helyum, döteryum və lityumun ilkin bolluğunun təxminlərindən çıxarılmışdır. Böyük partlayış nükleosentezi, bütünlüklə kainatla müqayisədə bariyonik maddənin sıxlığından asılıdır və baryonik maddənin qaranlıq maddənin yalnız beşdə birinə cavabdeh ola biləcəyinə bənzəyir.

Beləliklə, qaranlıq maddənin əsas hissəsinin, ehtimal ki, elektromaqnit qarşılıqlı təsir yolu ilə qarşılıqlı əlaqəyə girməyən və buna görə də işıq yaymayan və ya udmayan hissəciklər şəklində bəzi baryonik olmayan şeylər olduğu ehtimal olunur.


Oxuyun Böyük Partlayışdan əvvəl (1997) tərəfindən Ernest Sternglass. Qısa cavab budur ki, böyük bir "qaranlıq maddə" parçası kvazarın mənbəyidir.

Bu kitabda təqdim olunan "qeyri-standart" və bu səbəblə mübahisəli nəzəriyyə, əksər "qaranlıq maddənin" ola biləcəyini söyləyir
“Orijinal ilkin atomun parçaları [Georges Lemaitre modelinin --- ehtiyacınız varsa, xahiş edirəm google-ə müraciət edin] hər kosmoloji quruluşun meydana gəlməsini müşayiət etməli olan partlayıcı“ mini-partlayış ”da böyük məsafələrə atıldı [yəni hər ay , planet, ulduz, qalaktika və s.] bir Lemaitre tipli modeldə ... kvazarların və geniş məsafələrdəki aktiv qalaktika nüvələrinin olması, Maarten kimi yeni qalaktikaların yaradıldığı gecikmiş mini partlayışların olduğunu göstərir. Schmidt kosmosa atılan külli miqdarda toz və qazla birlikdə fərziyyə etmişdi. ”[S.211, BTBB].

Üstəgəl: “Bütün bu nəticələr, Lemaitre [“ ibtidai ”] atomundan olan bəzi orijinal parçaların çox uzun müddət böyük qalaktikaların kütləvi mərkəzlərində sağ qalmağı bacardığını irəli sürdü ... bu kütləvi elektron [-pozitron] cüt parçaları Rus astrofiziki Novokov və İsrail fiziki Neemanın əslində 1960-cı illərin ortalarında müstəqil olaraq söylədikləri kimi Böyük Partlayışdan çox sonra atıldı ... nüvələri o qədər böyük olardı ki, görünməz qara dəliklər olacaqdı, amma hesab edə bildilər bu gün də kainatın ümumi kütləsinin dominant bir hissəsi ”[s.212, BTBB].

Sternglass modelinə görə, ilk atomun bu parçaları “qalaktikaların və ulduzların toxumlarıdır” və Böyük Partlayışdan bəri kainatımızda yayılmışdır. Bir toxumun kosmosda gizlənərək milyonlarla və ya milyard il boyunca hərəkətsiz qaldığını və sonra sistemin yarıya bölündüyü uzun bir "geri sayma" prosesindən sonra yenidən + yenidən + yenidən birdən-birə şiddətlə partladığını söyləyir. . Bu partlayışa “mini-partlama” dedi və 1970-ci illərdən bəri astronomların müşahidə etdikləri “qamma-şüa patlayıcıları” - (“kvazarlar” da deyilir) əslində onun “gecikmiş mini partlayışlar” olduğunu söylədi. model təxmin edir.


Bəlkə qaranlıq maddə bir şeydən çoxdur

& Ldquodark maddə & rdquo etiketi, kainatdakı maddələrin əksəriyyətinin təbiətinə dair cahilliyimizi əhatə edir. Kosmik kütlə büdcəsinə adi maddələrdən beş qat daha çox qatqı təmin edir. Ancaq biz bunu görə bilmirik. Varlığını yalnız dolayı yolla görünən maddədəki cazibə qüvvəsi təsiri ilə ortaya qoyuruq.

Standart kosmologiya modeli, indiki qalaktikaların cazibə böyüməsini və ilk növbədə kiçik təsadüfi hərəkətlərlə görünməyən hissəciklər okeanındakı ilkin dalğalanmaların təsiri ilə qruplaşmasını uğurla izah edir. Ancaq bu & ldquocold qaranlıq maddə & rdquo həqiqətən fərqli hissəciklərin qarışığı ola bilər. Aksiyalar və ya adi maddə və ya işıqla qarşılıqlı əlaqəsi olmayan qaranlıq atomlar kimi zəif qarşılıqlı təsir göstərən kütləvi hissəciklərdən ibarət olan hipotetik hissəciklərdən hazırlana bilər. Bu görünməz hissəciklərdən heç birini hələ aşkarlamamışıq, ancaq ilkin fəza bölgüsündəki dalğalanmaların izini, kosmik mikrodalğalı fonun parlaqlığında, isti böyük partlayışdan qalan qalıq radiasiyasında səmada kiçik dəyişikliklər kimi ölçdük. .

Bir çox təcrübə, həm göydə, həm də Böyük Hadron Çarpışıcısı da daxil olmaqla laboratoriya təcrübələrində müxtəlif növ qaranlıq maddələrin imzalarını axtarır. Bu axtarış indiyə qədər uğursuz alınıb. Xüsusi elementar hissəciklərin növlərinə əlavə olaraq, ilkin qara dəliklər daha çox qaranlıq maddənin dominant bir komponenti olaraq istisna edildi və asteroid kütlələri aralığında məhdud bir açıq pəncərə aradan qaldırılmasını gözləyir.

2005-ci ildə yazdığım məqalədə Matias Zaldarriaga ilə soyuq qaranlıq maddə hissəciklərinin yer kütləsinə qədər cazibə qüvvəsi ilə toplaşa biləcəyini göstərdim. Bu qədər kiçik qaranlıq maddə yığınlığına dair dəlillər hələ tapılmamışdır, müşahidəçilər yalnız daha böyük sistemləri, yəni öz Samanyolu kimi qalaktikaları, qaranlıq maddənin halosuyla əhatə olunmuş daxili özəyi kimi qaz və ulduzları ehtiva edən qalaktikaları araşdırmışlar.

Vera Rubin-in cığır açan işi ilə bildirildiyi kimi, qalaktikalardakı qaz və ulduz dinamikası, həqiqətən, adi maddənin cəmləşdiyi daxili bölgədən çox uzanan bir haloda görünməz kütlənin mövcudluğunu nəzərdə tutur. Təəccüblüdür ki, Samanyolu kimi qalaktikalarda qaranlıq maddəyə ehtiyac yalnız sürətlənmənin kainatın yaşına bölünən işıq sürətinə bərabər olan universal bir dəyərin altına düşdüyü xarici bölgədə meydana çıxır. Bu, standart qaranlıq maddə təfsirində gözlənilməz bir həqiqətdir. Ümumdünya bir sürətlənmə həddinin təməl ləzzəti, bəlkə də görünməz maddəni itirməyəcəyimizi, əksinə cazibə qüvvəsinin aşağı sürətlərdə görünən maddənin dinamikasına təsirinin dəyişməsinin şahidi olduğumuzu artırır.

1983-cü ildə qaranlıq maddə problemini izah etmək üçün "Newtonian dynamics & rdquo" (MOND) fenomenoloji nəzəriyyəsini irəli sürən Moti Milgrom tərəfindən irəli sürülən fikir bu idi. Təəccüblüdür ki, aşağı sürətlənmələrdə dəyişdirilmiş dinamiklər üçün sadə reçetesi, dörd onillik araşdırmadan sonra da bir çox qalaktika halosundakı təxminən düz fırlanma əyrilərini çox yaxşı hesab edir. MOND-də gözlənildiyi kimi Samanyolu & ndashsize qalaktikalardakı bütün mövcud məlumatlar, qalaktikaların kənarındakı dairəvi sürət ilə adi maddənin ümumi miqdarı (eyni zamanda etiketli, bariyonik maddə) ilə sıx əlaqəni göstərir və sözdə & ldquobaryonic Tully-Fisher əlaqəsini göstərir. . & rdquo 1995-ci ildə yazdığım bir sənəddə ilk məzun tələbəm Daniel Eisenstein ilə bu əlaqənin sıxlığının standart qaranlıq maddə şərhində əhəmiyyətsiz şəkildə izah edilmədiyini göstərdim. Qaranlıq maddə mövcud olsa belə, MOND əsas sualı ortaya qoyur: qaranlıq maddə hissəcikləri niyə qalaktikaların dinamikasına əsas sürətlənmə miqyasını verir? Bu onların təbiəti ilə bağlı vacib bir işarədir?

MOND, qalaktikalardan daha böyük tərəzilərdə çətinliklərlə qarşılaşır. Fritz Zwicky'nin ilk dəfə qaranlıq maddə & rsquos varlığını ortaya qoyduğu və adını və mdashshow göstəricilərini itirdikləri qalaktika qrupları və mdash kimi daha kütləvi sistemlər, sürətlənmələri MOND-də eşik ölçüsünün üstündə olmasına baxmayaraq. Üstəlik, kosmik mikrodalğalı fonun parlaqlıq dalğalanmalarında həssaslığı aşkar etmək üçün aşkar olunan akustik rəqslər, adi maddə və elektromaqnit qarşılıqlı təsirlərlə sıx birləşən radiasiya mayeləri ilə yanaşı, sərbəst axan maddələrin dominant bir hissəsinin mövcudluğunu nəzərdə tutur.

Bəs ən kiçik tərəzilər? Postdocum Məhəmməd Səfərzadə ilə birlikdə bu yaxınlarda Samanyolu'nun peykləri olan ultrafənay cırtdan qalaktikaların Gaia anketindən əldə edilən son məlumatları araşdırdım. Davranışlarının MOND & rsquos gözləntilərindən kənar olduğunu göstərdik. Qalaktikalar qrupları kimi, cırtdan qalaktikalar da bütün tərəzilərdə MOND-un universallığına qarşı çıxdıqları görünür.

MOND-nin Samanyolu tərəzilərindəki müvəffəqiyyəti və daha kiçik və daha böyük tərəzilərdəki uğursuzluqları qaranlıq maddənin təbiəti ilə bağlı yeni fikirlər verirmi? Bir ehtimal qaranlıq maddənin güclü şəkildə qarşılıqlı təsir göstərməsi və qalaktik nüvələrdən çəkinməsidir. Neal Weiner ilə 2011-ci ildə yazdığım bir sənəddə, yüklənmiş hissəciklər arasındakı elektrik gücünə bənzər qaranlıq bir sektor qarşılıqlı təsirinin qalaktika nüvələrinin qaranlıq maddə ilə qarşısını almasını asanlaşdırdığını və qalaktika qrupları üçün xarakterik olan yüksək toqquşma sürətlərində azalma təsiri göstərdiyini göstərdim.

Julian Mu & ntildeoz ilə 2018-ci ildə yazdığım başqa bir ehtimal, kosmik şəfəq zamanı hidrogen atomlarının gözlənilmədən artıq soyuduğunu bildirən EDGES təcrübəsindən ilhamlandı. Bəzi qaranlıq maddə hissəciklərinin kiçik bir elektrik yükünə sahib olduqları təqdirdə, adi maddələri səpələdiklərini və hidrogen atomlarını bildirildiyi kimi gözləntilərin altında soyuduqlarını göstərdik.

Qaranlıq maddə hissəciklərinin bir hissəsinin yüngülcə elektriklə yükləndiyini fərziyyə ilə izah etmək, altı anomaliyanı ulduzlararası obyektin & lsquoOumuamua'nın günəş işığı ilə itələdiyi nazik bir film olduğunu izah etməkdən daha spekulyativdir. Buna baxmayaraq, qaranlıq maddənin təbiəti ilə bağlı spekülasyonlar, yad mədəniyyətlərin texnosignatlarını axtarmaqdan daha çox federal maliyyələşdirmə və əsas qanuniliyi alır.

Qaranlıq maddənin mahiyyətini anlamaq üçün daha qəti ipuçlarına ehtiyac var. Önümüzdəki onilliklərin bütün kosmos sirrinə bir həll gətirəcəyini ümid edirəm və burada yapbozun bütün parçaları yerində qalır. Alternativ olaraq, kosmik blokda cavabı istiqamətimizdə pıçıldayan daha ağıllı bir uşaq axtara bilərik. Bir imtahanda fırıldaqçılıq kimi hiss olunsa da, gözümüzdə çiyinlərimizə baxan müəllim olmadığını unutmamalıyıq.

Bu fikir və analiz məqaləsidir.

Müəllif (lər) haqqında

Avi Loeb Harvard Universitetinin astronomiya şöbəsinin keçmiş sədri (2011-2020), Harvard-ın Qara delik təşəbbüsünün qurucu direktoru və Harvard-Smithsonian Astrofizika Mərkəzinin nəzəriyyə və hesablama institutunun direktorudur. O, eyni zamanda Milli Akademiyaların Fizika və Astronomiya Şurasına və Breakthrough Starshot layihəsi üçün məsləhət şurasına rəhbərlik edir və Prezidentin Elm və Texnologiya Məsləhətçiləri Şurasının üzvüdür. Loeb, ən çox satan müəllifdir Yerdən kənar: Yer üzündən Ağıllı Həyatın İlk İşarəsi (Houghton Mifflin Harcourt).


37 Cavablar & ldquoKlasterlərin Çatışması Qaranlıq Maddəni Adi Maddədən ayırır & rdquo

Bu tədqiqatçılar buradakı yazıları oxumurmu? DM, yalnız ev heyvanları layihələrini maliyyələşdirmək üçün pulunuza ehtiyac duyan elm adamları tərəfindən ortaya atılan dogmatik bir iddiadır.

Mənə inanmırsınızsa, çalışın və axmaq olduğunuz üçün müdiriniz tərəfindən işdən çıxarılsın, bunun sadəcə bir zarafat olduğunu söyləməyə çalışın və sonra görəcəksiniz!

Heh. Demək olar ki, real şey kimi.

Bullet Cluster-in çoxaldıldığını görmək zəhmli. Elmin yolu budur!

10 ^ (3 + 4 * 3) (həqiqətən uyğun adları istifadə etmədiyiniz təqdirdə & # 8211 & # 8220long forması & # 8221) hər şey yaxşı və cəlbedicidir, amma düşünürəm ki, bu sözləri versəniz bir az daha anlaşıqlı olacaq. Samanyolu ilə müqayisədə kütlə. O edir nəhayət, yalnız ulduzlar deyil, qalaktikalar dəstəsi.

@ Holland Delight: lolz, açıq-aydın photoshopped! 1 lmao

Ehm, ciddi. Elmə get! D:

Nə etdiyinizi və paylaşdığınızı görürəm və inanıram. Çox sağ ol.

Göstərdiyiniz və paylaşdığınız şeyi görürəm və inanıram. Çox sağ ol.

Əminəm ki, hidrogen paylanması üçün bölgədəki spektral emilimi yoxladılar. İsti qazı görürlər, çünki görmək asan olur. Yaxşı nə qədər soyuq qaz var və müşahidə olunan cazibə məlumatlarına uyğundur? Tədqiqatçılar özlərini bir qutu içində düşünüb açıq-aşkar olanları görməməzlikdən gəlsələr, gülməli olardı.

Jack Burton deyir:
& # 8220i, Home Depot-a gedib 10 funt torba ala biləndə qaranlıq maddəyə inanacağam. O zamana qədər hər şey axmaqlıqdır. & # 8221Bunu söyləmək kimi & laquo; Yer kürəsinin Günəşin ətrafında olduğunu düşünürəm, əksinə, həm qonaq otağıma gətirib nə etdiklərini izləyə bildiyim zaman. O zamana qədər hər şey bir şeydir. & # 8221 Demək olar ki, hamımızın cazibə qüvvəsindən kimyəvi elementlərin təbiətinə qədər gerçək olaraq qəbul etdiyi çox vacib bir çox şey yalnız nəticə çıxarmaqla və riyazi tənliklərin əlaqəsi olaraq bilinir. İnsanların adlarını çəkmək və ya möhkəm olduqda onları sübut edən dəlilləri qəbul etdikləri üçün aşağı salmaq * və * həqiqət haqqında fikirlərimizə sahib olduğumuz hər şey yalnız axmaq və qeyri-mədəni deyil, yumruqlara səbəb ola bilər. Həqiqətən bunu etməyimiz lazım olduğunu düşünmürəm.

Hər hansı bir müşahidənin qaranlıq maddəni təsdiqləməməsi mümkündürmü? Olsaydı, çap oluna bilərdimi? Əgər belədirsə, harada?

Bəli, mavi bir şeydir & # 8230 .. Qaranlıq məsələ? Sübut edin, xahiş edirəm. Riyaziyyatda yalnız bir şey var, heç bir şeyi sübut etmir. Mənə bütün orijinal dəyişənləri tanımadığımız bir riyazi tənliyə bənzəyir və buna görə birini dəyişdirməyi unuturuq & # 8221. Hadi gəlin, indi & # 8230 Bloqunuz daha çox səslənir ki, onu geri qaytarmaq üçün bütün bilikləri olmayan bir şeyi sübut etməyə çalışırsınız. Bu məqalələri nə qədər çox yayımlasanız, o qədər az olduğuna inanıram!

Son vaxtlar trollarla nə & # 8217;

Home Depot-a gedib 10 funt torba ala biləndə qaranlıq maddəyə inanacağam. O zamana qədər hər şey axmaqlıqdır.

Tanrı haqqında da eyni şeyi hiss edirəm.

Jack Burton deyir:
27 Avqust 2008, saat 20:01
& # 8220i, Home Depot-a gedib 10 funt torba ala biləndə qaranlıq maddəyə inanacağam. O zamana qədər hər şey axmaqdır. & # 8221

Orada nə etdiyini görürəm, ağıllı.

Yarım əsrlik DM hissəciklərini mismarlamağa çalışdıqdan sonra hələ başladığımız yerdəyik: heç bir şeyin yanında olmadığını bildiyimiz bir şey olduğunu düşünmədən mənası olmayan çox uzaq hadisələri müşahidə edirik.

Wal-Mart'ı ev anbarı əvəzinə seçərdim, bunun əsl qaranlıq məsələ olduğunu bilərdim, çünki Çin heç vaxt orijinal bir şey etməmişdi.

Əlavə olaraq qaranlıq maddə torbalarını Home Depot-da almaq mümkündür. Daha az satmaq.

Bu fotoşəkili bir daha görmək istərdim, amma nəyi nəyə, harada və necə sevindirən bir şərh əlavə edərək. Zəhmət olmasa mənim üçün daha aydın şəkildə yaz. DarkMatter'ın harada olduğunu bilmək istərdim. DM həqiqətən görünmür? və nə etdi və harada?
Görəsən bu məlumat başqalarına kömək edəcəkmi və şərhlər yaxşılaşacaqmı?

Plazma həm isti, həm də soyuq bir çox formada olur.

Qaranlıq maddə gerçəkdir. Fiziki maddə dinamik enerji ilə çevrilən qaranlıq maddədir. Heç bir şey bir şey deyil.

Qaranlıq maddə və qaranlıq enerjiyə gəldikdə düşünürəm ki, bir çox qarışıqlıq var. Qaranlıq enerji haqqında bir çox mübahisələr olsa da, həqiqətən qaranlıq maddənin mövcudluğu üçün olduqca böyük bir konsensus var. Böyük mübahisə tam olaraq nəyin və ya nəyin edildiyi ilə bağlıdır. Vəhşi bir qüvvədir? Daha əvvəl görmədiyimiz bir hissəcikdir? bla bla. Hal-hazırda, bu məqalə ilə sübut edildiyi kimi tutmaq çox kiçikdir. Şeylərdən keçir / keçir və sonra ətraflarında əvvəlcədən görünə bilən bir şəkildə dayanır

Həqiqət LHC-nin həll etməyimizə kömək edəcəyini ümid etdiyimiz bu dəli şeylərdən biri.

Buradan əvvəlki bir yazı ilə razıyam. DM mövcuddursa, niyə yalnız onu çox uzaqda görmüşük, amma burada "və bu DM & # 8221" deyəcək bir hissəcik yoxdur? Yenə də DM, kainatı işarələyən əsas riyaziyyatı daha yaxşı başa düşdüyümüz üçün sadəcə riyaziyyatda yer tutucudur.

Məqalədə çox zəif, qarışıq və əhəmiyyətsiz ifadələr istifadə edilmişdir.

& # 8220MACS J0025 əmələ gətirən iki qrup (hər biri Günəşin kütləsindən az qala dörd milyon milyona bərabərdir) saatda milyonlarla mil sürətlə birləşdi, iki qrupdakı isti qaz toqquşdu və yavaşladı, ancaq qaranlıq maddə keçdi sağ smashup vasitəsilə. Çəhrayı və mavi ilə göstərilən material arasındakı ayrılma, qaranlıq maddəyə dair müşahidə sübutları təmin edir və qaranlıq maddə hissəciklərinin bir-birləri ilə cazibə qüvvəsi xaricində yalnız çox zəif və ya ümumiyyətlə olmadığı görüşünü dəstəkləyir. & # 8221

İki qalaktika dəstəsi toqquşanda, müşahidə sübutu onların nisbi qırmızı dəyişməsidir. İki qalaktika qrupunun saatda Milyon miler səviyyəsində birləşməsinin başa çatması milyonlarla il çəkəcək və bəlkə də bunları bir neçə ildən çox müşahidə etməmişik. Bu səbəbdən, “lakin qaranlıq maddənin birbaşa şüşədən keçdiyini” sitat gətirəcək qədər müşahidə etmədik. Çox güman ki, Hubble və Chandra'dan gələn müşahidələr girişin simülasyonu üçün super kompüterlərə qidalanmış və simulyasiyadan çıxanlar burada nəzəriyyə edilmişdir.

Heç bir əsas olmadan nəticə belə ağılsız görünür. İki mavi maddə qrupu yüz milyonlarla işıq ili ilə geniş bir-birindən ayrılır, sonra necə biri bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olmadıqlarını nəzəriyyə edir? Qaranlıq maddənin dolayı yolla aşkarlanmasının yeganə yolu cazibə qüvvəsi təsirləri ilə əlaqədardır və bu səbəbdən iki DM qrupunun milyonlarla il parçalanmaqdan uzaq olduğu zaman “cazibə çəkisi” xaricində başqa nə aşkar edə bilərsiniz?

@ Thomas:
Milkey Way & # 8217s globular kümelerinin hərəkəti və digər & # 8220local & # 8221 qalaktikaların fırlanma sürəti haqqında DM də təsbit edilmişdir.

Nancy, DM lehinə başqa bir sübut haqqında dərk edən məqalə üçün bir daha təşəkkür edirəm. Yuxarıdakı bir çox təmkinsiz və ya səhv mesajlara baxmayaraq, bu son kəşfin həqiqi elmi mənası barədə düşünülmüş, ağıllı bir şərh görmək xoşdur. DM mübahisəsinə həssas, elmi cəhətdən dəqiq cavablar mənə ümid verir ki, bir neçə astronomik məlumatı olan oxucu UT-yə tez-tez müraciət edir, indi mənim ən populyar astro saytlarımdan biridir. Yaxşı işlərə davam edin. Elmi cəhətdən maraqlanan oxucular, bu sistemdəki 10 səhifəlik sənədi ArXiv: 0808.2320v2 saytında arXiv astro-ph saytında yoxlamalı, bəzi press-reliz saytlarında mövcud olan məqaləyə linkləri izləməlidirlər. Yenə də diqqətəlayiq bir müşahidə astronomiyası, bu işdə iştirak edənlərin hamısına təşəkkür edir.

Riyaziyyat artıq yoxlanılıb. Əslində, bu müşahidələr cazibə nəzəriyyəsindəki riyazi dəyişiklikləri (MOND kimi) əslində təkzib edir. MOND mütləq & qaranlıq maddə & # 8221 ilə normal maddə arasında heç bir ayrılıq ola bilməyəcəyini proqnozlaşdırır, çünki bunlar birdir. Bununla birlikdə, şüalanma paylanması ilə görünən qaz arasındakı ayrılma, MOND (və digər riyaziyyat əsaslı modifikasiyaların) doğru ola bilməyəcəyini açıq şəkildə göstərir.

DM & amp DE məqalələrinin məqamları ilə yaxşı iş görən və daha çox mübahisəni və müzakirəni stimullaşdıran yazıçıları təhqir etmədən razılaşmamağın bir yolu olduğunu düşünürəm.

bəlli olanları söyləyə bilərəm, amma kainatın təbiətinə dair anlayışımızda çıxılmaz vəziyyətdə qalmışıq. Einşteynin irəlilədiyi nəhəng sıçrayış çağdaş bir mütəfəkkirlə uyğunlaşmadı. bu, E & # 8217s parıltısına və həmçinin ətrafımızda kəşf etməyə davam etdiyimiz artan mürəkkəbliyə işarə edir.

texnoloji irəliləyişlər daha böyük sirlər əlavə edir. bir növ, olduğu kimi olduğu kimi. hər şey açıq olsaydı, nəyi düşünmək üçün qalacaqdıq?

Bridh Hancock yazdı: & # 8220Bu fotoşəkili yenidən görmək istərdim, amma nəyi nəyə, harada və necə sevindirdiyini izah edən bir şərhlə. Zəhmət olmasa mənim üçün daha aydın şəkildə yaz. DarkMatter'ın harada olduğunu bilmək istərdim. DM həqiqətən görünmür? və nə etdi və harada?
Görəsən bu məlumat başqalarına kömək edəcəkmi və şərhlər yaxşılaşacaqmı? & # 8221
Şəklin çəhrayı hissəsi görünən maddənin, mavi hissəsi qaranlıq maddənin olduğu yerdədir. Qaranlıq maddənin çarpışmanın hər iki tərəfində olması, görünən bir maddənin olmaması bizə göstərir ki, görünən maddə toqquşma ilə yavaşladı, qaranlıq maddə sadəcə keçdi.

Bəli, qaranlıq maddə indiyə qədər görünmür ki, işıq vermir & # 8217; Orada bir şeyin olması lazım olduğunu bilmə yolumuzdur ki, maddə fəzanı-zamanı əyir. Hər iki dəstənin yanında arxa plan qalaktikalarının təhrif olunduğunu görsək də, orada bir şey görməsək də, görünməz kütlənin olduğunu göstərir.

Şübhə etmirəm ki, əslində onu tapa bilmədikdə daha çox maddə olmalıdır kimi görünən bir şey baş verir, amma riyaziyyat işini yerinə yetirmək üçün bir növ yer sahibi (DM) qoymaq iki şeydən biri deməkdir:

1) Qaranlıq maddə var və bunu sübut etmək üçün burada belə bir şey tapmağa başlamalıyıq

2) Bunları hesablamaq üçün istifadə etdiyimiz riyaziyyat qüsurludur və DM, orijinal riyaziyyata uyğunlaşdırmaq üçün əlavə etdiyimiz bir & # 8220place sahibi və ya dəyişəndir.

Buradakı laboratoriyalarda təcrid edə bilmərik və digər sübut edilə bilməyən hissəciklər və ölçülər yaratmadan standart modelə yaxşı uyğun gəlmir & # 8220DM & # 8221. Occum & # 8217s ülgüc asanlıqla bu işi sürətli edir. Orijinal riyaziyyat, yəqin ki, səhvdir.


Vera Rubinin Astronomiyaya Töhfələri

Amerikalı astronomun öncüsü Vera Rubin, 25 dekabr 2016-cı ildə 88 yaşında vəfat etdi. Rubin & rsquos astronomiyadakı həyat üç vacib keçidi təmin etdi: qaranlıq maddənin kəşfi, fotoqrafiya lövhələrinin daha həssas elektron detektorlarla əvəzlənməsi və Peşəyə girən qadın astronomların sayı çoxdur. Rubin hər üçünün irəliləməsində həlledici rol oynadı.

Rubin & rsquos-un ən əhəmiyyətli elmi töhvəsi, qalaktikaların xarici hissələrindəki qaz buludlarının dövr etmə sürətlərinin Günəş Sistemimizin xarici hissələrində olduğu kimi azalmaqdansa, görünən ulduz işığından çox uzaq məsafələrə sabit qalmasını (yəni, & ldquoflat & rdquo) müəyyənləşdirməkdi. Qalaktikaların xarici hissələrindəki yüksək orbital sürətlər böyük radiuslarda əlavə maddənin mövcudluğunu nəzərdə tutur. Rubin & rsquos işləri və sonrakı araşdırmalar nəticəsində, indi bilirik ki, qalaktikalar kütlənin 5/6 hissəsini ehtiva edən və görünən bölgələrdən on qat daha uzanan çox böyük görünməz maddə halosları ilə əhatə olunmuşdur. Çoxsaylı mübahisələr göstərir ki, bu & ldquodark maddə və rdquo, dövri cədvəlin adi və ldquobaryonic & rdquo maddəsindən kökündən fərqli olmalıdır. Təbiəti hələ bilinmir, ancaq dünyada hissəcik sürətləndiricilərində və hissəcik detektorlarında çoxsaylı təcrübələrdə davam etdirilir. Baryonik maddənin Kainatın yalnız bir iz komponenti olduğunu dərk etmək, kosmos haqqında təəccüblü bir şəkildə yarımçıq olduğunu başa düşdü və müasir kosmologiya dövrünü açan mərhələlərdən biri oldu.

Qaranlıq maddə, Rubin & rsquos'un 1978-ci ildə (Rubin, Ford və Thonnard, Astrophysical Journal Letters, 225, 107, 1978) nəşr olunmasından əvvəl uzun bir tarixə sahib idi. Fritz Zwicky 1933-cü ildə mövzunu daha çox cazibə qüvvəsi təmin etmək üçün əlavə maddə olmadığı təqdirdə qalaktikaların çoxluqlarının dağılacağını iddia edərək açdı. Növbəti üç onillikdə 1964-cü ildə & kütləvi & rdquo ilə əlaqəli Santa Barbara Konfransı ilə nəticələnən bir sənəd səpələndi, lakin əsasən hələ qruplar və ikili qalaktikalarla məhdudlaşan mövcud məlumatları analiz etmək çətindi. Mövzu 1970-ci illərin əvvəllərində və yaxınlıqdakı qalaktikaların kənarındakı qaz disklərindəki fırlanma sürətini ölçmək üçün 21 sm neytral hidrogen xəttinin radio tədqiqatları ilə inkişaf etmişdir. Dairəvi fırlanan disklərin analiz edilməsi çoxluqlara nisbətən daha sadə idi və bu erkən məlumatlar fırlanma əyri uyğunsuzluğuna işarə edirdi, lakin qalaktikaların sayı kiçik idi. Bu erkən radio sənədlərində lider, Rubin & rsquos-a mövzuya olan marağı aktiv şəkildə stimullaşdıran Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasında Morton Roberts idi. 1978-ci ildə Rubin & rsquos ilk məqaləsindən əvvəl çıxan Albert Bosma'nın doktorluq tezisi, Westerbork interferometrindən istifadə edərək radio məlumatlarını 24 qalaktikaya çatdırdı və yenidən düz xarici fırlanma döngələrini gördü.

Bu artan məlumat kütləsi arasında Rubin & rsquos işləri üç faktora görə xüsusilə təsirli idi. Birincisi, ölçdüyü xam spektrlərin gözəl təsvirləri də daxil olmaqla sənədlərin aydınlığı və birbaşa olması idi; fırlanma əyrilərinin düzlüyü inkar edilə bilməzdi. İkincisi, Rubin və həmkarlarının növbəti bir neçə il ərzində hər birinin nümunəni böyüdən və düz əyrilərin hər yerdə olduğunu nümayiş etdirən bir neçə sənəd daha izləməsi idi. Üçüncüsü, Rubin & rsquos'un çoxsaylı astronomik konfranslarda təqdimatları, nəşr olunan məqalələr kimi, aydın, birbaşa, vacib şərtlərə uyğunlaşdırılmış və nəticədə cəlbedici idi.

Rubin & rsquos, eyni dövrdən etibarən ikinci böyük elmi kəşf, Galaxy & rsquos hərəkətinin kosmik istirahətə dair bir araşdırması idi (Rubin, Thonnard, Ford və Roberts, Astronomical Journal, 81, 719, 1976). O dövrdə Kainatın genişlənməsinin 50 km s -1 fərdi qalaktikaların sapmaları ilə hamar və nizamlı olduğu geniş yayılmışdı. Rubin və həmkarlar, Kainatın qalan hissəsinə görə inandıqları qədər uzaq olan 96 spiral qalaktika qabığı ilə əlaqədar Yerli Qalaktikalar Qrupumuzun özünəməxsus hərəkətini ölçməyi öz üzərlərinə götürdülər. 454 & plusmn125 km s -1 tapdıqları hərəkət standart dəyərdən təxminən on qat daha böyük idi və bəziləri tərəfindən kosmik azğınlıq kimi qəbul edildi. Sonrakı tədqiqatlar bu cür tədqiqatların əslində olduqca mürəkkəb olduğunu göstərdi və Rubin və həmkarları tərəfindən əldə edilən bu ilk dəyər sonrakı dəyərlərlə cüzi bir şəkildə uyğundur. Buna baxmayaraq, onların kağızları mövzunu cəsarətlə açdı və kosmik genişlənmədə böyük pozuntular indi standart kosmik irfanın bir hissəsidir. Həqiqətən də, qaranlıq maddə tərkib hissələrinin böyük olması səbəbindən onları daha çox qalaktikanın superklaster kütlələri əmələ gətirir.

Yuxarıda göstərilən hər iki tədqiqat yalnız Rubin & rsquos-un yeni detektor texnologiyasına çıxışı sayəsində mümkün olmuşdur. Bu, uzun müddətdir ortağı və həmkarı Kent Ford, həmçinin Carnegie & rsquos Yerüstü Maqnetizm Departamentinin işçisi ilə sıx işbirliyi ilə təmin edildi. Ford, astronomiyada ilk praktik elektron optik detektor sistemini inkişaf etdirən və bununla da fotoqrafiya lövhələrində aşkarlama effektivliyini iyirmi qat artıran parlaq bir instrumentalist idi. Ford bunlardan bir neçəsini tikmək üçün bir NSF qrantı əldə etdi Carnegie Image Tube sistemlər və onları Kitt Peak və Cerro Tololo'dakı 4 m teleskoplar da daxil olmaqla, dünya rəsədxanalarına payladı. O və Rubin bu teleskopları müşahidə etmək üçün istifadə etdilər və o, məlumatları azaldıb sənədləri yazdı. Ortaya çıxan daha dərin təsirlər optik fırlanma əyrisi məlumatlarını qalaktikaların zəif xarici hissələrinə uzadıb, burada nəhayət qaranlıq maddə aşkar edilə bilər.

Qeyd olunduğu kimi, Vera Rubin & mdashand və üçüncü böyük keçid, astronomiyaya çox sayda qadının girməsini müdafiə etdi. Rubin & rsquos fərdi hekayəsi, Astronomiya və Astrofizikanın İllik Rəyləri (ARA & ampA, 49, 1, 2011) -dəki avtobioqrafik bölməsində cazibədarlıqla izah edilən 1950 & rsquos və 1960 & rsquos'larda qadın astronomlara qarşı peşədəki düşmənçiliyin dərəcəsini qabarıq şəkildə əks etdirir. Rubin özü yalnız 37 yaşında, inkişaf etdiyi Carnegie & rsquos Yerüstü Maqnetizm şöbəsində qalıcı bir elmi ev tapdı. Yenə də karyerasının ən böyük istehzalarından birində öz qurumu olan Washington'un Carnegie Institution, Palomar'ın 200 düymlük nəzarətinə aldığı və Rubin & rsquos spektroskopik işini xeyli inkişaf etdirmiş olmasına israr edə bilmədi. Bunlar və bir çox digər məqamlar Rubin & rsquosun bioqrafik bölməsində ümumiləşdirilmişdir. Bütün bunlar boyunca Rubin sakit, lakin qətiyyətli bir davranışını davam etdirdi, qadınların işini yaxşılaşdırmaq üçün təsirli, lakin hər zaman yumorla danışdı və bu peşəyə basqın edən qadınların (və kişilərin) yeni nəsli üçün həlledici bir rol modeli oldu. Sputnikdən sonrakı dövr. Rubin, dostu və həmkarı Margaret Burbidge ilə birlikdə, 60 və 70 yaşlarında qadın astronomlar üçün əkiz bələdçi işığı idi. Bu yazıçı daxil olmaqla dörd nəfəri öz doktorluq və doktorluq dərəcələrini almış dörd uşaq böyüdən Rubin & rsquos xoşbəxt ailə tarixi xüsusilə gənc qadınlara ilham verirdi.

Görkəmli uğurlarına görə Rubin, Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Qızıl Medalı, Gruber Kosmoloji Mükafatı və Milli Elm Medalı da daxil olmaqla bir çox mükafata layiq görüldü. Çox az astronom Vera Rubinlə eyni dərəcədə sevgi və heyranlıqla yas tutacaq.

Bildirilən fikirlər müəllifin (lərin) fikirləridir və mütləq Scientific American-a aid deyil.


Qaranlıq maddə

Qaranlıq məsələ kosmosdakı maddədir, çünki ulduzlar və qalaktikalar kimi işıq saçmır.

Niyə vacibdir? UC Irvine-dən Louis Strigari-dən soruşaq:

“Bu qaranlıq maddə olmasaydı, başlanğıc üçün qalaktikalarımız olmazdı, ulduzlarımız olmazdı, çünki bu qaranlıq maddə bir növ qalaktikaların əmələ gətirdiyi və toxumlarını təşkil edir. Yəni bu qaranlıq maddə olmasaydı, qalaktika olmaz, günəş olmazdı və nəticədə bildiyimiz kimi həyat olmazdı. Beləliklə, maddənin bu formasının kainatdakı bildiyimiz hakim forması olduğu üçün xüsusiyyətlərinin nə olduğunu müəyyənləşdirmək vacibdir. ”

Bunun mövcud olduğunu haradan bilirik?


Var olduğunu bilmirik, amma varlığına çox inanırıq, çünki qaranlıq maddənin cazibə yaratdığına və qaranlıq maddə olmasaydı, kainatın çökəcəyinə inanılır.

İlk Qaranlıq Maddə Galaxy Kəşfi

23 fevral 2005-ci ildə İngilis astronomları görünməz qaranlıq qalaktikanı kəşf etdilər. Kütlə qalaktika kimi fırlanır, ancaq işığı yoxdur, yəni ulduzlar yox idi. Manchester Universitetində bir radio teleskopla tapıldı.

Kainatda parlaq cisimlərdən daha çox qaranlıq maddə var.

Dark matter is of two kinds – the matter in galaxies (galactic), and the matter between them (intergalactic).

Galactic dark matter can be the same as ordinary matter but has burnt out early in the universe’s life.

Intergalactic dark matter is made up of WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles).

Some WIMPs are called cold dark matter because they are travelling slowly away from the Big Bang.

Some WIMPs are called hot dark matter because they are travelling very fast away from the Big Bang.

The future of the Universe depends on dark matter. If there is too much dark matter the universe may shrink.

BestDBnThaNation Pdk 2010

Dark matter may get trapped inside the sun and other stars effecting stellar energy transfer.


The Incredible Dark Matter Mystery: Why Astronomers Say it is Missing in Action

Astronomers have a problem. Whenever they study the large scale structure of the universe, it soon becomes clear that the amount of visible matter cannot possibly generate enough gravity to hold together the structures they can see. Things like galaxy clusters and even galaxies themselves ought to fly apart given the amount of ordinary matter they contain.

Something else must be holding these things together. So astronomers have dreamt up the idea of dark matter—mysterious, invisible and non-interacting stuff that fills the universe, generating the gravity necessary to hold everything together.

This isn’t a small problem requiring a tiny amount of extra mass. The problem is huge. According to the latest picture of the large-scale structure of the Universe from the Planck space mission, ordinary visible matter makes up just 5 per cent of the total mass/energy of the Universe whereas dark matter makes up 27 per cent (the rest is the even more mysterious dark energy).

To make the numbers work, astrophysicists tell us that our galaxy ought to be at least 80 per cent dark matter.

That means our Solar System ought to be swimming in the stuff. Indeed, physicists have calculated that particles of dark matter ought to slam into each human on the planet at a rate of 100,000 times a year, as we saw last year.

But that raises an important question. If we’re ploughing through a thick sea of dark matter as astrophysicists suggest, why don’t we see evidence of it?

Most dark matter detectors work by looking for evidence of the collisions that dark matter must make with ordinary matter. A few of these experiments say they have found tentative evidence of these collisions.

But there is another way to look for dark matter—by its gravitational effects on the Solar System itself. If the Sun is surrounded by a thick soup of dark matter, we ought to be able to see its gravitational influence on the orbits of the planets, moons and asteroids.

Today, Nikolay Pitjev at St. Petersburg State University and Elena Pitjeva at the Institute of Applied Astronomy in St Petersburg, both in Russia, have used the most detailed set of measurements of planetary orbits ever made to study this question. Their conclusion is that the gravitational effect of dark matter on the solar system is negligible.

Pitjev and Pitjeva have compiled an impressive data set consisting of some 677,000 measurements of planetary positions taken since 1910. These include optical measurements from observatories on Earth, ranging measurements from various spacecraft such as Cassini at Saturn and the Mars and Venus Express missions plus various Russian radar measurements of planetary positions taken between 1961 and 1995.

This data has become increasingly accurate in recent years. For example, the data from Cassini gives its distance at Saturn to within a metre or so.

Astrophysicists have used these measurements to model the behaviour of the solar system, taking into account the perturbations caused by the major planets, the Moon, the 301 largest asteroids, the other asteroids modelled as a uniform ring, the 21 largest trans-Neptunian objects and so on.

Having taken all this into account, Pitjev and Pitjeva looked for anomalous gravitational effects that might be the result of dark matter. “If dark matter is present in the Solar system, then it should lead to some additional gravitational influence on all bodies,” they say.

The puzzling news is that Pitjev and Pitjeva find no evidence of this stuff in their analysis. If it is there, its effect must be smaller than the errors in the data.

Indeed, to satisfy this limit, they calculate that the amount of dark matter within the orbit of Saturn must be tiny. “The dark matter mass in the sphere within Saturn’s orbit should be less than 1.7 10^−10M⊙,” they say. That’s about the mass of a large asteroid.

So astronomers are left scratching their heads. On the one hand, they say dark matter must hold our galaxy together with a vice-like gravitational grip. On the other, its gravitational effect on the Solar System is negligible. Something has to give.

This problem of the contradictory effects of dark matter on different scales is fast turning into the most fascinating and urgent problem in physics and astronomy,

Researchers are currently spending big bucks to design, build and run giant experiments looking for dark matter in our vicinity. And yet the evidence already gathered from other sources, such as this analysis by Pitjev and Pitjeva, suggest that this investment may produce a very poor return.

That won’t stop them looking and nor should it. But the dark matter problem is likely to generate significant controversy in the coming months and years.


A Dark Matter-less Galaxy

The hazy blob at the center of this Hubble image is the unusual ultra-diffuse galaxy NGC 1052–DF2, a galaxy missing most — if not all — of its dark matter.
NASA / ESA / P. van Dokkum (Yale University)

Last year, Pieter van Dokkum (Yale University) and colleagues discovered the first dark matter-less galaxy on the outskirts of the elliptical NGC 1052, dubbed NGC 1052-DF2. Observing 10 globular clusters looping around the galaxy’s edges, the astronomers determined DF2’s total mass. Turns out, the total mass is tiny and roughly equivalent to its mass in stars. Usually, a galaxy’s total mass outweighs its stars by a factor of 100 or more, hinting at the presence of dark matter. But in this galaxy, there doesn’t seem to be any hidden matter at all — just stars.

(For reasons astronomers still don’t understand, the globular clusters themselves are odd, too. They’re all unusually luminous, about as bright as Omega Centauri, the brightest globular cluster in the Milky Way.)

It’s perhaps no surprise that the team’s extraordinary claim was immediately surrounded by controversy. Some astronomers argued that 10 globular clusters were not enough to give a reliable mass estimate. Others argued that the distance to NGC 1052-DF2 was itself uncertain, which put any attempts to understand it in disarray.

To characterize DF2, van Dokkum and colleagues had used the Dragonfly Telephoto Array, which images each target simultaneously through multiple Canon 400mm lenses, akin to how a dragonfly’s eye works. The unique setup enables the astronomers to catch extremely faint “fuzzies,” such as large, star-poor galaxies. Before the discovery of DF2, the group had characterized dozens of these ghostly galaxies in the crowded Coma Cluster, including the curious case of Dragonfly 44, a Milky Way-mass galaxy with 100 times fewer stars than our galaxy. It appears to be made of 99.99% dark matter.

Van Dokkum and colleagues had suggested that, as galaxies like Dragonfly 44 fly through the teeming cluster environment, gravitational interactions strip away the stars or star-forming material. These ultra-diffuse objects, then, are essentially “failed galaxies.”

The discovery of DF2, though, seems to turn that argument on its head — something has stripped this galaxy of its dark matter, or maybe it never had any to begin with.


Searching for DM

If the modification of the theory of gravity is excluded, the natural explanation for dark matter is that there is a particle not included in the Standard Model of elementary particles which is very weakly or not interacting with other Standard Model particles. Interestingly, among the vast variety of possible additions to the Standard Model with dark matter candidate particles, only 3 additions are able to also solve other open questions of modern physics and astrophysics - axions, sterile neutrinos and WIMPs, all of which will be explained below.

Astrophysics can not provide us a way to birbaşa measure the parameters (e.g. mass) of DM particles. The only option is to deduce these parameters dolayı yolla from observations which disagree with other astrophysical explanations.

If there is a DM particle, the most straightforward way to detect it is through the observation of its decay or annihilation to photons. This should leave a corresponding feature in DM-dominated objects' electromagnetic spectra.

However, DM profiles can have large uncertainties, especially near the center of DM dominated objects, from where most of the DM signal is naturally expected. Moreover, DM decay/annihilating spectral features can be easily confused with regular astrophysical lines/features or instrumental artifacts. Furthermore, the expected feature is generally weak and requires the analysis of large data sets. Having said that, a detected weak feature in a large data set may also be caused by the instruments and devices used and might therefore be attributed to a systematic error and not to an actual feature.


10 Facts Everyone Should Know About Dark Matter

And if you know all ten, you’ll understand just what it is… and isn’t.

Dark matter may be one of the most unsettling concepts that modern physics has brought us: the idea that everything we’re familiar with in the Universe — galaxies, stars, planets, gas, dust, plasma, etc. — is just a tiny fraction of the matter that’s out there. That most of what exists in the Universe deyil made out of the same stuff that we are, but is rather some new type of matter that’s different from everything we’ve ever discovered.

Here are ten facts you may not know about the Universe’s most elusive form of mass and source of gravitational attraction.

1. “Dark” doesn’t just mean we don’t see it.

It means it doesn’t emit any electromagnetic radiation for all we can tell. Astronomers haven’t been able to find neither light visible to the eye, nor radiation in the radio range or x-ray regime, and not at even higher energies either.

2. “Matter” doesn’t just mean it’s stuff.

What physicists classify as matter must behave like the matter we are made of, at least for what its motion in space and time is concerned. This means in particular dark matter dilutes when it spreads into a larger volume, and causes the same gravitational attraction as ordinary, visible, matter. It is easy to think up “stuff” that does not do this. Dark energy for example does not behave this way.

3. It’s not going away.

You will not wake up one day and hear physicists declare it’s not there at all. (Well, you will, but those claims are rare, and those physicists are wrong.) The evidence is overwhelming: Weak gravitational lensing demonstrates that galaxies have a larger gravitational pull than visible matter can produce. Additional matter in galaxies is also necessary to explain why stars in the outer arms of galaxies orbit so quickly around the center. The observed temperature fluctuations in the cosmic microwave background can’t be explained without dark matter, and the structures formed by galaxies wouldn’t come out right without dark matter either. Even if all of this was explained by a modification of gravity rather than an unknown type of matter, it would still have to be possible to formulate this modification of gravity in a way that makes it look pretty much like a new type of matter. And we’d still call it dark matter.

4. Rubin wasn’t the first to find evidence for dark matter.

Though she was the first to recognize its relevance. A few decades before Vera Rubin noticed that stars rotate inexplicably fast around the centers of galaxies, Fritz Zwicky pointed out that a swarm of about a thousand galaxies which are bound together by gravity to the “Coma Cluster” also move too quickly. The velocity of the galaxies in a gravitational potential depends on the total mass in this potential, and the too large velocities indicated already that there was more mass than could be seen. However, it wasn’t until Rubin collected her data that it became clear this isn’t a peculiarity of the Coma Cluster, but that dark matter must be present in almost all galaxies and galaxy clusters.

5. Dark matter doesn’t interact much with itself or anything else.

If it did, it would slow down and clump too much and that wouldn’t be in agreement with the data. A particularly vivid example comes from the Bullet Cluster, which actually consists of two clusters of galaxies that have passed through each other. In the Bullet Cluster, one can detect both the distribution of ordinary matter, mostly be emission of x-rays, and the distribution of dark matter, by gravitational lensing. The data demonstrates that the dark matter is dislocated from the visible matter: The dark matter parts of the clusters seem to have passed through each other almost undisturbed, whereas the visible matter was slowed down and its shape was noticeably distorted.

The same weak interaction is necessary to explain the observations on the cosmic microwave background and galactic structure formation.

6. It’s responsible for the structures in the universe.

Since dark matter doesn’t interact much with itself and other stuff, it’s the first type of matter to settle down when the universe expands and the first to form structures under its own gravitational pull. It is dark matter that seeds the filaments along which galaxies later form when visible matter falls into the gravitational potential created by the dark matter. If you look at some computer simulation of structure formation, what is shown is almost always the distribution of dark matter, not of visible matter. Visible matter falls into, and hence, is assumed to follow the same distribution at later times.

7. It’s probably not smoothly distributed.

Dark matter doesn’t only form filaments on supergalactic scales, it also isn’t entirely smoothly distributed within galaxies — at least that’s what the best understood models say. Dark matter doesn’t interact enough to form objects as dense as planets, but it does have ‘halos’ of varying density that move around in galaxies. The dark matter density is generally larger towards the centers of galaxies. Since dark matter doesn’t rotate with the disk of stars we observe, solar systems like our own constantly move into a “wind” of dark matter particles.

8. Physicists have lots of ideas what dark matter could be.

The presently most popular explanation for the puzzling observations is some kind of weakly interacting particle that doesn’t interact with light. These particles have to be quite massive to form the observed structures, about as heavy as the heaviest particles we know already. If dark matter particles weren’t heavy enough they wouldn’t clump sufficiently, which is why they are called WIMPs for “Weakly Interacting Massive Particles.” Another candidate is a particle called the axion, which is very light but leaves behind some kind of condensate that fills the universe.

There are other types of candidate particles that have more complex interactions or are heavier, such Wimpzillas and other exotic stuff. Macro dark matter is a type of dark matter that could be accommodated in the standard model it consists of macroscopically heavy chunks of unknown types of nuclear matter.

Then there are several proposals for how to modify gravity to accommodate the observations, such as MOG, entropic gravity, or bimetric theories. Though very different by motivation, the more observations have to be explained the more similar the explanations through additional particles have become to the explanations through modifying gravity.

9. And they know some things dark matter can’t be.

We know that dark matter can’t be constituted by dim brown dwarfs or black holes. The main reason this doesn’t work is that we know the total mass dark matter brings into our galaxy, and it’s a lot, about 10 times as much as the visible matter. If that amount of mass was made up from black holes, we should constantly see gravitational lensing events — but we don’t. It also doesn’t quite work with structure formation. And we know that neutrinos, even though weakly interacting, can’t make up dark matter either because they are too light and they wouldn’t clump strongly enough to seed galaxy filaments.

10. But we have no direct experimental evidence.

Despite decades of search, nobody has ever directly detected a dark matter particle and the only evidence we have is still indirectly inferred from gravitational pull. Physicists have been looking for the rare interactions of proposed dark matter candidates in many Earth-based experiments starting already in the 1980s. They are also on the lookout for astrophysical evidence of dark matter, such as signals from the mutual annihilation of dark matter particles. There have been some intriguing findings, such as the PAMELA positron excess, the DAMA annual modulation, or the Fermi gamma-ray excess, but physicists haven’t been able to link any of these convincingly to dark matter.

After everything the Universe has told us about itself, we’re convinced that some type of dark matter must exist: matter that’s different from any of the known particles in the Standard Model. This dark matter outmasses all other particles and radiation in the Universe by a factor of five or so, but has yet to be directly detected. We know it exists, but we don’t know exactly what it’s made of. Until we do, this will remain a mystery in need of a more complete solution.


The Possible Parallel Universe of Dark Matter

I am a light-matter chauvinist. Don’t snicker you’re probably one, too. Almost all of us are.

We think of ourselves, and the world immediately around us, as something special. And by extension we regard our kind of matter — atoms, molecules, rocks, water, air, stars and all of the other things that interact with visible light — as the most important kind of matter in the universe. The only matter that matters, as it were.

Science tells a starkly different story. Last spring, the European Space Agency’s Planck spacecraft completed an ultraprecise 15-month census of the composition of the universe. The kind of matter that we can see makes up 4.9 percent of the total. Another fundamentally invisible type of matter vastly outweighs it, accounting for 26.8 percent. (The remaining 68.3 percent is an even more baffling component that consists of formless energy: That means more than two-thirds of the universe has no substance at all.)

Even the technical language used to describe the Planck result was humbling. Things made of visible atoms are known as baryonic matter, which sounds like something you’d take at the doctor’s office. The unseen 26.8 percent, in contrast, is “dark matter” — cool and mysterious.

But cosmologists have a hard time letting go of their prejudices. For years they convinced themselves that although the visible universe may be secondary in mass, it is where all the interesting things happen. Extrapolating from their very limited knowledge of how dark matter works, cosmologists assumed that dark matter consisted of just one kind of substance with a limited range of behavior, tending to gather in giant, diffuse clouds. They generally regarded dark matter as little more than the glue that holds together the visible universe and all its rich diversity.

Two recent advances hint at just how much we have been missing about the dark side. In January 2012, Christoph Weniger, a physicist at the University of Amsterdam in the Netherlands, started noticing hints of a strange type of radiation around the center of our galaxy. To his excitement, he realized that the glow could be a signal of dark-matter particles smashing into each other and, in the process, transforming from something invisible to something visible. If so, it might finally be possible to go beyond simply deducing where dark matter gathers, and start learning how it actually behaves.

The other shoe dropped earlier this year, when a group of Harvard University theorists, including Lisa Randall and JiJi Fan, formulated a new theory of dark matter . One of the oddest things about Weniger’s detection, Randall notes, is that it was possible at all. “The signal would be too small for you to see under most reasonable models of dark matter,” she says. But Randall and her collaborators realized they could tidily explain the observation if there were a second type of dark matter out there: one that is not as diffuse as the dominant component of dark matter, but can interact with itself, just like visible matter. Clumps of this interacting kind of dark matter could form a disk, collapsing into a plane that could produce a correspondingly concentrated signal like the one Weniger saw.

Acknowledging that dark matter might have some of the same kind of diversity as visible matter may seem a minor adjustment. But it’s one that has, as Randall narrates in an excited staccato, “super-dramatic consequences.” If one variety of dark matter can clump together, it could form a panoply of previously unimagined dark structures. It could ball up into dark stars surrounded by dark planets made of dark atoms. In the most extravagant leap of possibility, this new kind of dark matter might even allow the existence of dark life.

We could be sitting right on top of a whole shadow galaxy and not even know it.

The turnabout shouldn’t really come as much of a surprise. Galileo began chipping away at humans’ sense of self-importance a full five centuries ago, when he proved that Earth does not sit at the center of the universe, no matter how things look to us. Yet the tendency to judge the cosmos based on appearances (and assumptions of our primacy) has proved tenacious.

In the 1930s, the iconoclastic Swiss-American astronomer Fritz Zwicky collected the first evidence for dunkle Materie — dark matter. It took another 40 years before his colleagues grudgingly began embracing the idea, persuaded by new evidence that rotating galaxies would fly apart without the stabilizing gravitational attraction of dark matter. Not until the 1980s did nearly all astronomers accept that dark matter is real, and that it substantially outweighs the visible cosmos.

At that point, a small but growing number of researchers began attempting to understand, measure and map the shadow world. One approach, pioneered by astrophysicist Anthony Tyson at Bell Labs in the 1990s, crudely located dark matter by the way its gravity distorted the light of visible galaxies. The next decade, studies of the cosmic microwave background (the relic radiation from the Big Bang) by the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, or WMAP, provided a new way to measure the total amount of dark matter this is the same technique that the Planck spacecraft built upon to come up with its more precise cosmic breakdown. Meanwhile, an underground Italian lab experiment called the DAMA (DArk MAtter) Project sought evidence of dark matter particles colliding headlong into atoms right here on Earth.

And still, none of those efforts did much to alter the basic assumption that dark matter was fundamentally simple and rather dull.

Weniger’s research, on the other hand, is seriously shaking things up. In January 2012, he and four collaborators were combing through 43 months of data from Fermi, a NASA space observatory that scans the sky for gamma rays — radiation similar to light, but far more energetic. One unusual signal starkly stood apart from the others. Again and again, Fermi recorded gamma rays of a very specific energy, 60 billion times as potent as ordinary yellow light.

Random cosmic violence tends to produce radiation of all different energies, equivalent to the roar of waves on the beach. This signal was totally different. It was more like the beep-beep-beep of a distress call. Weniger kept checking and rechecking his results. The gamma rays looked like the long-theorized flash of dark particles crashing into and destroying each other, which his team described as the “smoking gun signature” of dark matter. Mindful of the grand implications of this claim, Weniger continues to monitor the Fermi data. “It would be truly amazing if this turns out to be a real signal,” he says.

After Weniger announced what he and his team were seeing, more than 100 other papers followed as other scientists tried to confirm that the signal really exists and, if so, figure out what it means. Harvard’s Fan and Randall were inspired by that frenzy. Their key insight was discarding the old idea that dark matter is one thing and one thing only. That was when they recognized that some dark matter might not be so simple. A secondary component (as much as one-sixth of the total dark matter) might be able to interact, collapse and form a hidden, dark disk within the visible disk of our galaxy the theorists therefore call it “double disk” dark matter.

Double-disk dark matter could do many of the same complex things that ordinary matter does. And there is so much dark matter overall that the secondary kind could weigh as much as all of the visible parts of the universe. “The fact that nobody had thought about this before is incredible,” Randall says. “What’s really fun about this idea is that it opens up a whole new world.”

Vision From the Other Side

Getting mainstream scientists to move past their light-matter chauvinism and take that shadow world seriously will require some highly convincing evidence. Weniger frets that the Fermi observations are too ambiguous to do the trick. “What one needs is more data with the same experiment to establish that the signal is there,” he says.

Harvard astronomer Douglas Finkbeiner is making an independent analysis of the Fermi data and likewise is finding that his results hang halfway between verification and falsification. “It’s the most frustrating possible outcome,” he sighs. “One option is that the signal is just not as bright as we thought it was.”

Randall is ready to forge ahead regardless of the fate of this particular observation. “The gamma ray line may not stay, but this just turns out to be independently such an interesting scenario, with so many interesting implications,” she says. And if our galaxy really does live right on top of a shadow galaxy, there are other ways to prove it.

Researchers are working on a new European space observatory called Gaia, scheduled to launch this autumn, which should perform a particularly telling test. Gaia will map the locations and velocities of about 1 billion stars within the Milky Way. Searching for anomalous motions could shade in the outlines of an invisible, dense disk of dark matter pulling on those stars.

Even then, we will have only scratched the surface of our galaxy’s dark side. The only sure thing is that we will never know unless we explore all the possibilities. In that spirit, Finkbeiner cites an old friend and fellow dark matter visionary, Neal Weiner at New York University. Weiner spins stories about Professor Dark Matter, a researcher from the other side who has formulated a far-out theory about a missing ingredient in the universe called “visible matter.” The professor accurately describes all the details of our world to her incredulous colleagues — with the end result that she fails to get tenure.

“Imagine a dark academic working in a dark lab trying to come up with a detector for visible matter,” Finkbeiner says. “It’d be a pretty difficult thing.” Then he pauses a beat, pondering the fate of the poor professor and still struggling to set aside his own light-matter prejudices.

[This article originally appeared in print as "Darklands of the Cosmos."]


Videoya baxın: Michio Kaku Qaranlıq Maddə, Qaranlıq Enerji və Strinq Nəzəriyyəsi (Sentyabr 2021).