Mi a sötét anyag?
A sötét anyag olyan fajta anyag, amely apró részecskékből áll, amelyek nem lépnek kölcsönhatásba a hétköznapi anyaggal, és nem bocsátanak ki elektromágneses sugárzást. Ez azt jelenti, hogy nem tudnak fényt generálni, visszaverni vagy elnyelni. Emiatt a sötét anyag átlátszó, és szabad szemmel nem látható.
Ne feledje, hogy amikor anyagról beszélünk, akkor bármely testre vagy anyagra utalunk, amely helyet foglal el az űrben, és amelynek tömege és térfogata van. A sötét anyag megfelel ezeknek a tulajdonságoknak, annak ellenére, hogy nem lehet meglátni.
Tehát ha a sötét anyag átlátszó, honnan tudhatjuk, hogy létezik? Létezése az univerzumban kiváltott hatásai miatt ismert, például a csillagok elmozdulása vagy az általuk kibocsátott fény torzulása miatt. Úgy gondolják, hogy mind a jelenségeket, mind másokat befolyásolhatja a sötét anyag.
A sötét anyag vizsgálata rendkívül fontos, mivel ez lehetővé tenné számunkra a csillagszerkezetek működésének megértését. Segítene annak megfejtésében is, ami az univerzum kialakulásának kezdeti pillanatában történt, ismertebb nevén Nagy Bumm.
A sötét anyag összetétele
Bár a sötét anyag létezése a tudomány által bizonyított tény, nem nagyon világos, miből áll. Ismeretes, hogy a sötét anyag nem protonokból vagy neutronokból áll (barionos anyag). Ezután két alapvető elem létezik:
Nem barionos anyagok (WIMP-k)
A nem barionos anyagot az úgynevezett gyenge kölcsönhatású tömeges részecskék alkotják, amelyek ismertebb nevén WIMP-k (az angol, gyengén kölcsönhatásba lépő masszív részecskék). Kisebb részecskék, mint egy atom, és képesek a gravitációs erőn keresztül kölcsönhatásba lépni a látható anyaggal.
Létezésük hipotetikus, és úgy gondolják, hogy ha léteznének, akkor nagyon fáznának, nagy tömegük lenne és nagyon lassan mozognának.
MACHO's
A Galaktikus Halo vagy a MACHO tömeges tárgyai (angolul Hatalmas asztrofizikai kompakt halo tárgy) vándorló bolygók, meghibásodott csillagok és fekete lyukak alkotják, amelyek a tér nagy gravitációs húzással rendelkező régiói.
Bár lehetséges, hogy a sötét anyag részei, arányuk nagyon alacsony lenne a WIMP-hez képest.
Lásd még: Matter
Hogyan fedezték fel a sötét anyagot?
A sötét anyag elvileg csak elmélet volt. 1933-ban Fritz Zwicky svájci csillagász és fizikus felvetette annak lehetőségét, hogy léteznek olyan kimutathatatlan anyagok, amelyek befolyásolhatják a Coma nevű galaxishalmazban bekövetkező mozgásokat.
A klaszter olyan csillagok halmaza, amelyek gravitációs erejük miatt vonzzák egymást. És Zwicky a tudományos módszer alkalmazásával felfedezte, hogy a vizsgált klaszter teljes tömege körülbelül 400-szor nagyobb, mint amit kiszámítottak. Emiatt arra következtetett, hogy létezik egyfajta nem látható anyag, amely extra tömeget ad hozzá a csillagok egész csoportjához.
Az 1970-es években Vera Rubin csillagász felfedezte, hogy az Androméda-galaxis csillagai ugyanolyan sebességgel mozognak, tartózkodási helyüktől függetlenül. A sebesség ezen egyenletessége arra enged következtetni, hogy van valami nem látható karakter, amely tömeget ad ezekhez a csillagokhoz.
Rubin hozzájárulása elengedhetetlen volt a sötét anyag létének megalapozásához, amelyet különféle megfigyelésekkel újra és újra bebizonyítottak. Az egyik legfontosabb a szinte teljes egészében sötét anyagból álló VIRGOHI21 galaxis felfedezése volt.
2021-ben elkészült a sötét anyag eloszlásának legrészletesebb térképe, amelyet a Chilében található Víctor M. Blanco távcső készített. A térkép azt mutatja, hogy a sötét anyag sokkal elterjedtebb az univerzumban, mint azt eredetileg hitték, ami új megközelítéseket nyit meg a csillagászat és a fizika területén.
Hogyan figyelhető meg a sötét anyag?
Mivel a sötét anyag valójában átlátszó, nincs közvetlen megfigyelési módszer, amely könnyen igazolhatná létezését. Vannak azonban más módszerek is. A leggyakrabban használtak:
Gravitációs lencsék
A gravitációs lencse olyan jelenség, amely akkor fordul elő, amikor egy nagyon távoli csillagtest fénye torzul egy másik masszív test, például egy galaxis, egy bolygó, a nap stb. Jelenlétében.
Ennek a torzításnak a mérését, amely görbe alakú, meghatározzák az azt kiváltó tárgy tömegét. A tömeg és a fényerő közötti megfelelés jelezheti a sötét anyag jelenlétét, mivel minél nagyobb a fényesség, annál több sötét anyagot tartalmaz a vizsgált test.
Gammasugaras teleszkópok
A Tejútrendszer, galaxisunk középpontjában egy nagyon intenzív fénygolyó található, amelyet gammasugarak alkotnak, a Galaktikus Központ GeV feleslegének hívják. Ezt a glóriát vélhetően az önmagát megsemmisítő sötét anyag generálja.
Bár a sötét anyag nem bocsáthat ki és nem is tükröz fényt, van egy hipotézis, miszerint két sötét anyag részecske ütközése nagyon gyenge skálán képes gamma sugarak kibocsátására. Ezt az eredményt "sötét anyag megsemmisítésnek" nevezik.
A gammasugaras teleszkópok feltérképezik az univerzumot, keresve a forrást, amely az ilyen típusú fényességet előidézi, és feltételezhető, hogy a gammasugarak megtalálásakor a sötét anyag is megtalálható. A leghíresebb a Fermi Gamma Ray űrtávcső.
Sötét energia
Noha szinonimaként összetéveszthetők, a sötét anyag és a sötét energia két különböző fogalom.
A sötét energia a térben létező energia olyan formája, amely olyan taszító nyomást fejt ki, hogy ellensúlyozza a gravitáció hatását, és hozzájárul az univerzum gyorsított tágulásához.
A sötét energia az űr tömegének majdnem 70% -át teszi ki, de a sötét anyaghoz hasonlóan még mindig sok minden ismeretlen a funkciójáról és összetételéről.
A sötét energia és a sötét anyag egyaránt létezik az univerzumban, de ezek két független jelenség.
Lásd még:
- Világegyetem
- Tejút
- Galaxy
