Bu, bir zamanlar gizemi çözmek üzereymiş gibi görünen devasa bir kozmik gizem, ama şimdi gizem derinleşiyor ve gökbilimcilerle astrofizikçilerin kafası her zamankinden daha fazla karışıyor gibi görünüyor. Sorunun özü, evrendeki maddenin çoğunun ortadan kaybolmuş gibi görünmesidir. --William Geniş

Evrene baktığımızda, gezegenler, yıldızlar, galaksiler ve dev yıldızlararası uzaydaki tüm maddeler de dahil olmak üzere gördüğümüz her şeyin, dünyada genellikle gördüğümüzle aynı olduğunu varsayabiliriz. Protonlar, nötronlar ve elektronlardan oluşur. Bu fikir bize mantıklı geliyor.

Ne de olsa dünyamız, Samanyolu'nda sıradan bir yıldız sistemi olan güneş sisteminde var ve Samanyolu, evrendeki birçok galaksiden sadece biri. Evrende bilmediğimiz herhangi bir madde şekli olmamalıdır.

Evrenin diğer bölümlerinde gezegenimizde olmayan maddeler olsa bile, bunların halen bilinen veya keşfedilen temel parçacıklardan oluşma ihtimalinin yüksek olduğunu düşünüyoruz.

Çünkü temel parçacıkların mevcut standart modeli, bilinen tüm madde biçimlerini tamamen kapsamıştır. Bu ayrıca bir laboratuvar ortamında oluşturulan, ölçülen veya gözlemlenen parçacıkları da içerir. Şu anda bilinen tüm temel parçacıklar aşağıdaki tabloya dahil edilmiştir:

Ancak öyle değil. Şu anda fizikçiler, Standart Modelde yer alan "bilinen" maddenin veya tüm parçacıklardan ve antiparçacıklardan oluşan maddenin, evrenin kütlesinin yalnızca çok küçük bir bölümünü oluşturduğu konusunda hemfikirdir.

Bizi böyle bir sonuca götüren nedir? Aşağıda, evrendeki maddenin bileşimi ile ilgili yedi temel gerçek yer almaktadır.Bu gerçekler bizi kaçınılmaz bir sonuca götürür: Evrendeki maddenin büyük çoğunluğu standart model kapsamında değildir, yani çoğu madde protonlardan oluşmaz. Nötronlar ve elektronlar, var olması gereken karanlık madde parçacıklarından oluşur.

Evrendeki normal madde miktarını ölçtük!

Bu sorunu çözmenin iki yolu vardır:

• Evrendeki sıradan maddenin tüm farklı biçimlerini ölçün ve nicelleştirin ve ortaya çıkan sayıları toplayın.

• Erken evrende oluşan toplam madde miktarını ölçmek

İlk yöntem nispeten basittir: Sadece gezegenler ve yıldızlar da dahil olmak üzere bugün evrendeki bilinen tüm madde biçimlerini değil, aynı zamanda gaz, toz, plazma, serbest elektronlar, beyaz cüceler ve kahverengi cüceler de dahil olmak üzere aklımıza gelen tüm madde biçimlerini araştırmaktır. , Nötron yıldızları, kara delikler, antimadde ve nötrinolar. Bunları ekleyin ve normal bir madde miktarı elde edersiniz.

Ancak boşlukları doldurmak ve şimdiye kadar keşfedilmemiş bir formda bazı maddelerin saklanmasını önlemek için ikinci bir yöntem daha var.

Evrenin yüksek sıcaklık, yüksek yoğunluklu bir halden doğduğunu biliyoruz ve doğma sürecinde çekirdeğin ilk oluştuğu dönemi yaşayacaktır. Evrendeki ilk yıldızların oluşumundan önce, hepimiz ilkel nötr gaz örnekleri bulabilir ve çeşitli elementlerin oranlarını ölçebiliriz. Bilinen fizik kanunlarına göre, evren doğduğunda ne kadar hidrojen, döteryum, helyum-3, helyum-4 ve lityum-7'nin oluştuğunu tahmin edebiliriz. Bunlar beş bağımsız ve ölçülebilir niceliktir: evrendeki normal madde miktarı.

Bu beş maddenin ölçümüne dayanarak, normal maddenin evrendeki tüm enerjinin yalnızca% 5'ini oluşturduğunu biliyoruz.

Galaksi kümelerinin sıkı bir şekilde entegre edilebilmesi için, bilinmeyen bir madde biçimine ihtiyaç vardır.

Evrendeki en büyük bağlı yapı galaksi kümelerinden bazılarını gözlemlediğimizde, bunların tümü nispeten kompakt bir uzayda hapsolmuş yüzlerce ila binlerce ayrı galaksi içerdiklerini görürüz. Her galaksinin hareket hızına ve bilinen yerçekimi yasalarına dayanarak, galaksi kümesini sıkıca bir arada tutmak için ne kadar toplam kütle gerektiğini belirleyebiliriz.

Yıldız ışığı, gaz, toz, plazma, gaz ısıtıldığında X ışınları vb. Dahil olmak üzere gözlemlediğimiz tüm maddelere dayanarak ne kadar normal madde olduğunu da çıkarabiliriz. Ancak bu normal maddeler, kütlenin yalnızca% 13-17'sini açıklayabilir. Bu nedenle, galaksi kümesinde bir tür karanlık madde olmalıdır.

Gözlemlediğimiz dinamik fenomeni açıklamak için tek bir galakside gaz ve tozdan daha fazla madde olmalıdır.

Bir sarmal gökadanın en tipik özelliği dönüyor olmalarıdır ve bildiğimiz klasik sarmal yapıyı üreten de bu tür bir dönmedir. Bir galaksinin tarafı bize baktığı zaman, bize yakın olan kısmın ışığı maviye kayacak ve bizden uzaktaki kısmın ışığı kırmızıya kayacak.

Yıldız ışığının kırmızı ve mavi değişimlerine göre, bir galaksinin dönüş hızını merkezden farklı mesafelerde ölçebiliriz. Bilinen fizik yasalarına göre: bir galaksideki çoğu madde merkezde yoğunlaşmalı ve dış madde iç maddeden daha yavaş dönüyor. Ancak gerçek durum böyle değil Tek bir galaksinin dönüş eğrisindeki bu anormallik, gözlemlenen rotasyon eğrisini açıklamak için her galaksinin etrafında bir karanlık madde "halo" olması gerektiğine inanmamıza neden oluyor.

Yerçekimsel mercekleme, galaksilerin ve galaksi kümelerinin toplam kütlesini ölçebilir

Evreni gözlemlediğimizde, yalnızca galaksilerden veya galaksi kümelerinden gelen ışığı ölçerek toplu bilgiler çıkarabiliriz. Einstein'ın genel görelilik teorisine göre, kütleyi ölçmek için inanılmaz bir mekanizmamız da var: Kütlenin kendisi bir mercek gibidir, arkasındaki nesnenin tüm ışığını bükebilir, bu fenomen kütleçekimsel mercekleme olarak adlandırılır. Bu, güçlü bir mercek şeklinde görünebilir. Yukarıdaki görüntü devasa bir halka, yay ve çoklu görüntüyü gösterir ve aşağıdaki görüntü, arka plandaki galaksinin şeklini bozan zayıf bir yerçekimi merceğinin biçimini gösterir.

Bu efektlerden birini veya her ikisini ölçebiliriz ve kalite kaynağından yeterince arka plan ışığı geçtiği sürece, lens (ön plan) nesnesinde ne kadar kütle olduğunu çıkarabiliriz. Yerçekimi merceğiyle ölçülen "toplam kütle", normal madde kütlesinin yaklaşık altı katıdır.

Evrenin büyük ölçekli kümelenmesi, gözlemlediğimiz yapıyı yeniden üretmek için karanlık madde gerektirir.

Evrendeki galaksilerin en doğru haritasını büyük ölçekte çizdiğimizde, gördüğümüz yapıyı en büyük ölçekte yeniden oluşturmak için sıradan maddeden (protonlar, nötronlar ve elektronlar) farklı bir şey olması gerektiğini keşfettik. Özellikle karanlık madde, içinde küçük cüce galaksilerin, çeşitli boyutlarda sarmal galaksilerin, büyük sarmal gökadalar dahil olmak üzere gökada gruplarının ve sarmal gökadalar ve devasa eliptik gökadalar dahil gökada kümelerinin bulunduğu iyi tanımlanmış bir kozmik ağ oluşturur. Gökada kümelerinin iplikçikleri ve gökada kümeleri arasında çok az madde bulunan devasa kozmik delikler.

Karanlık madde olmasaydı, gördüğümüz evrenin yapısı çok çok farklı olurdu.

Öncelikle karanlık madde yoksa büyük ölçekli yapıda bir kesilme noktası olacak yani çok fazla malzeme yapısı olmayacak, küçük malzeme yapıları için de minimum limit olacaktır. Başka bir deyişle, cüce galaksiler veya bazı küçük maddi yapılar oluşmayacaktır.

Kozmik mikrodalga arka planın (CMB) dalgalanması.

Big Bang'in (CMB) son parlamasını gözlemlediğimizde, dalgaların mikrodalga radyasyonunda toplanma biçiminde çok özel bir model olduğunu görürüz. Dalgalanmalar başlangıçta tüm ölçeklerde aynı olsa da, radyasyon ve madde arasındaki etkileşim, belirli bir ölçekte su kütlesindeki dalgalanmalara benzer bir tür "dalga" yaratır. Karanlık madde varsa, radyasyonu ve sıradan maddeyi yerçekimi yoluyla etkiler, ancak sıradan madde gibi kendisi veya radyasyonla etkileşime girmez.

Bu dalga modelini yeniden oluşturduğumuzda, bu dalga modelinin yalnızca% 5 normal madde,% 27 karanlık madde ve% 68 karanlık enerjiden oluşan evrenle tutarlı olduğunu bulacağız. Yine karanlık maddenin normal maddeye oranının 5: 1 olduğunu görüyoruz.

Çarpışan galaksi kümeleri, büyük çekim bölgesinin, maddenin çoğunun bulunduğu yerle çakışmadığını gösteriyor.

Son olarak, en doğrudan olağanüstü kanıt, çarpışan iki gökada kümesinden gelir. Evrende, iki büyük galaksi kümesi genellikle yerçekimi etkisi altında birbirleriyle çarpışır. Galaksi kümesindeki yıldızlar birbirlerinin içinden geçer ve çarpışmaları kolay değildir, ancak içeriye dağılan nötr gaz ve başka bir galaksi kümesinin gazı Bir çarpışma olacak. Bu durumda gaz ısınır ve yavaşlar, merkezde toplanır ve röntgen (pembe) yayar. Ancak, çarpışan iki gökada kümesinin (mavi ile gösterilmiştir) büyük konumlarını yeniden yapılandırmak için zayıf yerçekimsel mercek kullandığımızda, yıldızlarla birlikte birbirlerinden geçtiğini görürüz.

Yıldız kütlesi, normal madde kütlesinin yalnızca küçük bir parçası olduğu için, bu gökada kümelerinin kütlesinin çoğunu (yaklaşık% 85) oluşturan bir tür karanlık madde olması gerektiğini biliyoruz.

Karanlık maddenin bolluğunu, normal madde eksikliğini veya karanlık maddenin normal maddeye oranını ölçmek için, galaksilerden gelen çiftin özel hızı, baryon akustik salınımları boyunca ses zirvelerinin boyutu vb. Dahil olmak üzere başka birçok bağımsız yöntem vardır. Her ne kadar tek bir kanıt çürütülebilirse veya karanlık madde başka bir açıklama ile değiştirilebilirse de, tüm kanıtlar karanlık maddenin tartışmasız varlığına işaret ediyor.

Karanlık madde içermeyen hiçbir evren bizim evrenimize benzemeyecektir.

Neden "başka bir dünya" nın kırmızı cüce etrafında var olma olasılığı daha yüksek olduğu söyleniyor?

Altın elementin değeri neden güneş sisteminin doğduğu anda kaderidir?

Güneş sisteminde kendine ait bir uydu var mı? neden?

Yıldızların kaderini ne belirler? Yıldızların farklı aşamalardaki yakıt tüketim oranları nelerdir?

Büyük Patlama'nın kozmolojisi doğru mu? Bir gün çökecek mi?

Havai fişeklerin fiziği, boyutu, şekli ve rengi nasıl ortaya çıktı?

Evren genişliyor, bu da dışarıda hala boşluk olduğunu gösteriyor, öyleyse dışarıda ne var?

Eski Sovyetler Birliği bilim adamı ve maymun hibridizasyon deneyi, 5 gönüllü arıyor, nihai sonuç mu?

İnsanın bir sonraki ikametgahı Mars mı? Aslında, Venüs'ün üzerinde uçma ihtimalimiz var

Tarihteki iki yerçekimi krizine dönüp baktığımızda, karanlık madde sorunu Einstein'ı sunaktan uzaklaştıracak mı?

Onlarca Yıllık Volvo Cars İncelemesi: Her birinin kendi güzelliği var ve güzellik aynı şeyi paylaşıyor

Optoelektronik büyümesi şüphelidir: çalışanların ve müşterilerin sayısı hem düşer hem de kapasite kullanım oranı düşer