Evrendeki maddenin yarısı kara delikler tarafından emilir
Hepimiz bu şanssız şeyi deneyimlemiş olabiliriz: şu anda hala gözünüzün önündeydi, ama arkanızı dönüp tekrar aradığınızda, kayboldu! "Bu" bir anahtar, bir uzaktan kumanda veya benzeri olabilir.
Gökbilimciler benzer bir şey yaşadılar - bir göz açıp kapayıncaya kadar, evrendeki sıradan maddenin yarısı bulunamıyor! İnanılmaz görünüyor, ancak mevcut astronomların karşılaştığı garip şey bu. Peki neler oluyor?
Yarım eksik
Şu anda, gökbilimciler kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunu gözlemleyerek evrenin çeşitli bileşenlerinin içeriğini elde edebiliyorlar - evren yaklaşık olarak% 4,9 normal madde,% 26,8 karanlık madde ve% 68,3 karanlık enerjiden oluşuyor.
Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu, Big Bang'den yaklaşık 380.000 yıl sonra oluştu. Yukarıdaki içerik o zamanki evren için olmalıdır. Ancak gökbilimciler, bu güne kadar evrenin çeşitli bileşenlerinin içeriğinin değişmemesi gerektiğine inanıyor.
Gökbilimciler, yıldızları, gezegenleri, kara delikleri, gazları ve tozu oluşturan maddeler de dahil olmak üzere gözlemleyebildiğimiz tüm sıradan maddeleri saydılar, ancak şaşırtıcı bir sonucu var: Bulduğumuz sıradan madde, yalnızca yaklaşık olarak Toplam evrenin% 2,5'i. Sıradan maddelerin yaklaşık yarısı kaybolur.
Gökbilimciler, kaybolmanın kabaca evrendeki ilk milyarlarca yıl içinde olduğunu tahmin ediyorlardı. O sırada sıradan maddenin yarısı evrende stabilize olmuş ve yıldızları ve galaksileri oluştururken diğer yarısı yok olmuştur.
Elbette, ortadan kaybolma sadece popüler bir söz. Bu maddeler evrenimizden gerçekten yok olmadılar, bir yerlerde olmalılar. Nerede olacak Onları aramak tarihteki en büyük saklambaç olabilir.
Kayıp kişilerin kimlik özellikleri
Neyse ki, bu kaybolma vakasının bazı yararlı ipuçları var. Her şeyden önce elbette eksik malzeme doğrudan görülemez. Aslında insan gözü evrenin yalnızca çok küçük bir bölümünü görebilir. Güçlü astronomik teleskoplarla bile, uzaydaki alanın çoğu bizim için görünmezdir.
Evrenin çoğu inanılmaz derecede soğuk, sıcaklık mutlak sıfırın yalnızca 3 santigrat derece üzerinde. Bu soğuk maddelerden yayılan ışığın frekansı yalnızca mikrodalga aralığında çok düşüktür. Onlarca yıllık teknolojik ilerlemenin ardından, gökbilimciler artık mikrodalga aralığının altındaki evreni tam olarak anladılar. Bu nedenle eksik olan madde kesinlikle soğuk değildir.
Evrenin diğer ucu, ultraviyole ve X-ışınları yayan aşırı derecede sıcak maddedir. Ancak şu anki gözlem teknolojimiz hala çok geri kalmış durumda ve bu bant altındaki evreni, özellikle de X-ışını bandını tam olarak anlayamadık. Belki de eksik olan malzeme X-ışınlarını yayabilen malzemedir? Bu durumda, sıcaklıkları milyonlarca santigrat dereceye ulaşabilir, bu da kabaca güneşin koronasının (güneş atmosferinin en dış tabakası) sıcaklığına eşittir.
Ek olarak, eksik maddeler evrende seyrek olarak dağılmış olmalıdır, aksi takdirde onları uzun zaman önce keşfederdik. Peki, sıcak ve seyrek madde ne olacak? Son birkaç yılda, gökbilimciler bize çok yakın olabileceklerini tahmin etmeye başladılar, belki Samanyolu gibi galaksiler etrafında.
Bir galaksinin atmosferi?
Galaksilerde, yıldızlararası gazdaki bazı parçacıklar yavaş yavaş soğuyabilir, bulutsu oluşturmak için bir araya gelebilir ve yıldızlara ve diğer gök cisimlerine dönüşebilir. Diğer parçacıklar galaksinin güçlü çekim kuvveti altında hızlanmaya devam edecek, hızlanacak ve buna göre sıcaklık artacak, milyonlarca santigrat dereceye kadar ısıtılabilir, X-ışınları yayabilir ve galaksinin merkezinden uzaklaşabilir.
Bununla birlikte, galaksinin yerçekimi de bu sıcak parçacıkları geri çekmek ister, ancak bu parçacıkların ısısı onları galaksiden uzaklaştırır. Sonuç, galaksinin etrafına dağılmış bir sıcak gaz halesidir. Dünyayı çevreleyen atmosfere benzer şekilde, bu sıcak gaz haleleri galaksilerin atmosferi olarak kabul edilebilir.
Bazı gökbilimciler, eksik malzemenin bu sıcak gaz haleleri olabileceğine inanıyor. Onları doğrudan göremesek de etkilerini gözlemleyebilmeliyiz.
Uzak galaksilerden gelen ışık Samanyolu'nun sıcak gaz halesinden geçecek ve içindeki parçacıklar belirli dalga boylarındaki ışığı emecek. Bu fenomen sayesinde gökbilimciler, sıcak gaz halesinin bileşimini ve sıcaklığını ortaya çıkarabilirler. ABD'deki Michigan Üniversitesi'nden Joel Bregman ve meslektaşları, Samanyolu'nun ne kadar görünmez sıcak gaz halesi içerdiğini ortaya çıkarabileceklerini umarak evrenin derinliklerinden gelen ışığa bakıyorlar.
İlk gözlem sonuçları, Samanyolu'nun gerçekten de, genel kütlesi Samanyolu'nun parlak kısmına benzeyen, ancak dağılımlarının uzaysal boyutunun Samanyolu'nun hacminin binlerce katı olan bir atmosfer tabakasıyla çevrili olduğunu gösteriyor.
Ancak burada hala sorunlar var. Araştırma sonuçları, sıcak gaz halesinin eksik materyalin yalnızca bir kısmını tüm evren ölçeğinde açıklayabildiğini gösteriyor. Kalan kısım hala eksik. Bregman ve diğerleri, geri kalan kısmın galaksiden daha uzakta bir sıcak gaz halesi olabileceğine inanıyor ve bizim onları bulmak için sadece dikkatlice gözlemlemeye devam etmemiz gerekiyor.
Dev deliğe koşmak mı?
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Columbia Üniversitesi'nden Shay Genell, eksik malzemenin galaksinin atmosferi olduğunu düşünmüyor. Kayıp malzemenin galaksiden çok uzakta, milyonlarca ışık yılı uzaklıkta olabileceğine inanıyor.
Galaksilerin evrene ayrı ayrı dağılmadıklarını, galaksi kümeleri oluşturmak için gruplar halinde bir araya geleceklerini ve birçok galaksi kümesinin süper galaksi kümeleri halinde birleştirildiğini biliyoruz. Süper galaksi kümeleri ve çevreleyen karanlık madde ve yıldızlararası gaz, kozmik ağ denen iplikler gibi bir ağ yapısı oluşturur. Kozmik ağda, iplikçikler arasında devasa boşluklar, yani dev delikler vardır. Genelde dev delikteki malzemenin yoğunluğunun, dünyada yarattığımız "boşluk" un yalnızca birkaç yüz milyonda biri olduğuna inanılıyor.
Belki de eksik malzeme dev deliğe koştu. Peki, maddeyi kozmik ağdan uzaklaştıran ve onu milyonlarca ışık yılı uzaklıktaki devasa bir deliğe gönderen hangi kuvvet?
Geneel, galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin orada bir miktar madde ürettiğine inanıyor. Geçtiğimiz 5 yıl içinde Genell, Big Bang'den galaksi oluşumuna kadar evreni simüle etmek için bilgisayarları kullanan uluslararası bir işbirliği projesi olan "Reveal Project" e katıldı. Küresel bir süper bilgisayar ağının yardımıyla, "Project Reveal", evreni gerçeğe en yakın simüle ettiğimiz hale geldi. "Planı Göster" in güçlü bir özelliği, herhangi bir sürecin fiziksel parametrelerini ayarlayabilmeniz ve ilgili sonuçları alabilmenizdir. Örneğin, ne tür bir evrenin üretileceğini görmek için kara deliğin davranışıyla ilgili parametreleri ayarlayabilirsiniz.
Genellin asıl amacı galaksilerin nasıl doğup öldüğünü incelemekti, ancak modeli gerçeğe olabildiğince benzer hale getirmek için parametreleri ayarlamaya çalışırken, Genell ve meslektaşları kara deliklerin çok sayıda Malzeme dev deliğe üflenir.
Kara delik kozmik bir top mudur?
Bir kara deliğin, kozmik bir top değil, etrafındaki her şeyi yutan bir girdap olduğunu düşünme eğilimindeyiz. Bununla birlikte, güçlü yerçekimi alanları, onları evrendeki en etkili enerji çıkış cihazı yapar. Galaksi maddesi kara deliğe düştüğünde, kara deliğin etrafında yüksek hızda dönerek kara deliğin etrafında disk şeklinde bir yığılma diski oluşturacaklar. Toplama diski içindeki bazı parçacıkların hızı ışık hızına yakın olabilir ve birikim diskine dik yön boyunca fırlayarak karadelikten kaçma fırsatına sahip olabilirler. Bu kaçan parçacıklar, galaksiden dışarı fırlayabilen bir jet oluşturur. Bazı durumlarda, galaksi kümelerinden de fırlayıp uzaktaki devasa deliklere koşarlar.
Ancak burada hala bazı sorunlar var. "Vahiy Projesi" nin simülasyon sonuçları gösteriyor ki, kara delikler gerçekten maddeyi dev deliğe üfleyebiliyorsa, "ateş gücü" çok güçlü olabilir ve galaksideki sıradan maddenin yaklaşık% 90'ını uçurabilir. Geçtiğimiz yıl, araştırma ekibi parametreleri, simülasyon sonuçlarının gerçeğe daha yakın olması, yani sıradan maddelerin sadece yaklaşık% 50'sinin uçup gitmesi için ayarlıyordu.
Eğer durum böyleyse, bu sadece dev delikte eksik malzeme olduğu anlamına gelmez, aynı zamanda kara delik oraya sürekli olarak daha fazla malzeme pompalar.
Karanlık enerji nedeniyle evrenin hızlandırılmış bir hızla genişlediğini zaten biliyoruz. Milyarlarca yıl sonra, evrendeki galaksi kümelerinin iç kısımları ile birbirleri arasındaki mesafeler gittikçe daha da uzaklaşacaktır. Ancak kara delik galaksideki maddeyi uzaklaştırmaya devam ederse, galaksi kümelerinin parçalanma oranı daha hızlı olacaktır. Evrenimizin geleceği daha da kasvetli olabilir.
Tabii bu sadece bilgisayar simülasyonunun bir sonucu, onu tespit etmemiz gerekiyor. Şu anda, X ışınlarını tespit edebilen uzay teleskoplarının hassasiyeti sınırlıdır. Bununla birlikte, hem Avrupa Uzay Ajansı hem de NASA, on yıldan fazla bir süredir daha gelişmiş X-ışını uzay teleskoplarını fırlatmaya hazırlanıyor. O zaman, eksik malzemenin galaksinin atmosferi mi olduğunu yoksa kara delik tarafından mı uçurulduğunu bilebiliriz.
