Karanlık madde astrofizikte "uzaylı" mıdır?
[Bokeyuan-Bilimin Popülerleştirilmesi] Eğer bu makale size hiç bilmediğiniz bilgi veya bilgiyi getirebiliyorsa, "Bokeyuan" hala yararlı olduğunu düşünüyor. Sonra yorum alanına bir yorum bırakın, beğenin ve takip edin (* ° °) = 3
Geniş görüş alanı içinde, pulsarlar Geminga ve PSR B0656 + 14, geniş aralıklı gama ışınları işaretçileridir ve açısal aralıkları, Dünya'nın Ay'ından çok daha büyüktür (bu, ölçeklendirilmiş olarak gösterilmiştir). Resim: HAWC işbirliği
Zaten birçok fizik yasasını ve Standart Model ile Genel Göreliliğin başarısını bilmemize rağmen, evrende hala tam bir açıklaması olmayan çok sayıda gözlem var. Yıldız oluşumundan yüksek enerjili kozmik ışınlara kadar, evren hala çözülmesi gereken birçok gizeme sahiptir. Uzay hakkında birçok şey keşfedilmiş olsa da, hala bunların hepsini bilmiyoruz. Örneğin: karanlık maddenin var olduğunu biliyoruz ama doğasının ne olduğunu bilmiyoruz Bu, karanlık maddeye bilinmeyen herhangi bir etkinin atfedilebileceği anlamına mı geliyor?
Bilmek istediğim çok şey var ... Karanlık madde, yerçekimi dışında, madde ile etkileşime girmiyor. Öyleyse, kara deliklerle ilgili eski bilmece gibi, nasıl bulunur? Yerçekimsel merceklemenin yanı sıra başka yollarla da bir yok olma süreci olup olmadığını tespit edebilir (en azından bazıları)? Pozitron / elektrona benzer mi?
Burada birçok gizem var ve ayrıca karanlık madde hakkında da birçok kanıt var. Ancak diğer gizemleri karanlık maddeye atfetmek sadece kısa görüşlü olmakla kalmaz, bilim adamlarının iyi fikirleri tükendiğinde ne olacağına da iyi bir örnektir.
Kümenin merkezinde, her biri 1 milyon ışıkyılı üzerinde olan NGC 4889 (solda) ve daha küçük NGC 4874 (sağda) olmak üzere iki parlak gökada bulunmaktadır. Ancak dış galaksiler hızla etraflarını sararak yıldız kümesinin tamamında büyük bir karanlık madde halesine işaret ediyor. Telif hakkı: Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / Arizona Üniversitesi
Karanlık madde evrene yayılmıştır. İlk olarak 1930'larda bir galaksi kümesindeki tek tek galaksilerin hızlı hareketini açıklamak için önerildi çünkü tüm normal maddenin - protonlar, nötronlar ve elektronlardan oluşan madde - toplam yerçekimi miktarını açıklamak için yeterli olmadığı kabul edildi. Buna yıldızlar, gezegenler, gaz, toz, yıldızlararası ve galaksiler arası plazma, kara delikler ve ölçebildiğimiz diğer şeyler dahildir.Karanlık maddenin kanıtı sayısızdır.
Kozmik ağ karanlık madde tarafından yönlendirilir ve en büyük yapısı genişleme oranı ve karanlık enerji tarafından belirlenir. İpek boyunca uzanan küçük yapılar, elektromanyetik olarak etkileşen normal maddenin çökmesiyle oluşur. Telif hakkı: Ralf Kaehler, Oliver Hahn ve Tom Abel (KIPAC)
Sadece yıldız kümelerine galaksileri dahil etmiyorlar, tabii ki galaksileri içeren her yıldız kümesinin bu ihtiyacı var. Karanlık madde gerekli:
1. Tek bir galaksinin dönme özellikleri
2. Galaksi oluşumunun, büyük eliptik galaksilerden Samanyolu büyüklüğündeki galaksilere ve etrafımızdaki küçük galaksilere kadar birçok farklı boyutu vardır.
3. Galaksiler arasındaki etkileşim
4. Galaksilerin ve galaksi kümelerinin büyük ölçeklerde kümelenme özellikleri
5. İpliksi yapısı dahil kozmik ağ
6. Kozmik mikrodalga arka plan altında dalga spektrumu
7. Gözlemlenen yerçekimi mercekleme etkisi
8. Çarpışan galaksi kümelerinde yerçekimi etkisi ile sıradan maddenin ayrılması gözlemlenir.
Tek bir galaksinin küçük ölçeğinden tüm evrene kadar karanlık madde gereklidir.
Çeşitli çarpışan galaksi kümelerinin x-ışını (pembe) ve genel madde (mavi) görüntüleri, karanlık maddenin en güçlü kanıtı olan normal madde ile yerçekimi etkileri arasında net bir ayrım göstermektedir. Şimdi, alternatif teorilerin o kadar dikkatli tasarlanması gerekiyor ki, birçok insan bunların oldukça saçma olduğunu düşünüyor. Görsel telif hakkı: X-ray: NASA / CXC / Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, İsviçre / D.Harvey NASA / CXC / Durham Univ / R.Massey; / Lensing Haritası: NASA, ESA, D. Harvey (Ecole Polytechnique Federale de Lozan, İsviçre) ve R.Massey (Durham Üniversitesi, İngiltere)
Tüm bunları kozmolojinin geri kalanına bağlamak, kendimiz de dahil olmak üzere her galaksinin devasa, dağınık bir karanlık madde halesi içerdiğine inanmamıza neden oluyor. Galaksimizdeki yıldızlar, gaz ve toz esas olarak bir diskte bulunur ve karanlık madde halesi küresel olarak kabul edilir, çünkü ezici kanıt onun normal (atomik) maddeden farklı olduğudur: karanlık madde onu tedavi etmez. Kendisine veya normal maddeye çarptığında "sıçrama". Ek olarak, karanlık madde Samanyolu'nun merkezinde en yüksek yoğunluğa sahip olmalıdır, kaybolduğunda yoğunluk azalacak ve galaksinin kendisine on katına kadar uzayabilecektir. Son olarak, her hale içinde küçük karanlık madde parçaları bulunmalıdır.
Modellere ve simülasyonlara göre, tüm galaksiler, yoğunluğu Samanyolu'nun merkezinde zirveye ulaşan karanlık madde halelerine gömülmelidir. Bununla birlikte, karanlık madde çok özel bir modele uymadığı ve belirli özellikler göstermediği sürece, gama ışınlarının veya pozitron maddesinin ve karanlık maddenin fazlalığını açıklamak zor olacaktır. Telif hakkı: NASA, ESA ve T. Brown ve J. Tumlinson (STScI)
Yukarıda listelenen tüm gözlemleri ve diğer gözlemleri yeniden üretebilmek için, karanlık maddenin aşağıdakiler dışında herhangi bir özelliğe sahip olması gerekmez: kütleye sahip olması gerekir; kütleçekimsel etkileşime ihtiyacı vardır; çok erken bir zamandan itibaren ışık hızına göreceli olması gerekir. Yavaş hareket edin ve başka herhangi bir kuvvet yoluyla aşırı etkileşime gerek yoktur, diğer herhangi bir "etkileşim" ciddi şekilde sınırlandırılmıştır, ancak göz ardı edilmemiştir.
Öyleyse neden normal parçacıkların, fotonların, pozitronların, antiprotonların vb. Astrofizik gözlemleri her olduğunda, insanların ilk içgüdüsü karanlık maddeyi suçlamaktır?
Gözlemi nasıl anlayacağınızı bilmediğinizde, yerçekimsel olmayan bir gözlemi gözlemlemek için karanlık maddeyi kullanmak, bir kamışı kavramaya eşdeğerdir. Resim: Google Haberler ekran görüntüsü
Bu haftanın başlarında, pulsarlar etrafındaki gama ışını kaynaklarını inceleyen bir ekip, gözlemlediğimiz fazla pozitronların nereden geldiğini daha iyi anlamaya çalışarak sonuçlarını bilimsel toplulukta yayınladı. Elektron antimadde pozitronları doğal olarak çeşitli şekillerde üretilirler: normal madde parçacıklarını yeterince yüksek bir enerjiye hızlandırarak, diğer madde parçacıklarıyla çarpıştıklarında, Einstein'ın E = mc ^ 2- aracılığıyla elektron üretebilirler. Pozitron çifti. Bu eşleşmeler rutin olarak parçacık fiziği deneylerinde oluşturulur.Ayrıca, astrofizikte pozitron oluşumunun kanıtlarını doğrudan kozmik ışın aramasının ortasında görebilir ve dolaylı olarak elektron-pozitron yok oluşunun gösterge enerji sinyalini arayarak bunları görebilirsiniz. kanıt.
Düşük enerjili pozitron / elektron yok oluşunun karakteristik sinyali olan 511 keV foton hattı ESA'nın INTEGRAL uydusu tarafından kapsamlı bir şekilde ölçülmüştür. Telif hakkı: J.Knödlseder (CESR) ve SPI ekibi; ESAnın INTEGRAL gözlemevi
Bu astrofiziksel pozitron sinyalleri, Samanyolu galaksisinin merkezinin yakınında, minyatür kuasarlar ve pulsarlar gibi noktasal kaynaklar üzerinde yoğunlaşmıştır. Galaksimizin gizemli bir bölgesinde yer alır ve "Büyük Yok Edici" olarak adlandırılır. Çalışma, dağınık bir arka planın parçasıdır ve kaynağı bilinmemektedir.
Ancak kesin olan bir şey var: Beklenenden daha fazla pozitron gördük ve bunu yıllardır biliyoruz; Pamela onu ölçtü, Fermi ölçtü ve Uluslararası Uzay İstasyonundaki Alfa Manyetik Spektrometresi de Ölçüldü. Yüksek irtifadaki Cherenkov Gözlemevi (HAWC), kısa süre önce çok yüksek enerjili, tev seviyesinde gama ışınları ölçtü ve orta yaşlı pulsarların etrafındaki son derece hızlandırılmış parçacıklar gösterdi. Ne yazık ki bu, ihtiyaç duyulan aşırı pozitronları açıklamak için yeterli değil.
Daha yüksek enerjilerde, pozitron fazlalığını açıklamak zordur, ancak HAWC'nin varlığından dolayı, spektrumdaki daha yüksek enerji kesme frekanslarının (noktalarının) olmaması, bu özelliği kanıtlayan karanlık maddenin kaynağıdır. Görsel telif hakkı: M. Aguilar ve diğerleri, AMS işbirliği için, PRL 110, 141102 (2013)
Ancak bazı nedenlerden dolayı, pozitron fazlalığı ölçüldüğünde veya onu açıklayamayan astrofiziksel bir kaynağın her gözleminde, anlatı hemen haline gelecektir: Onu açıklayamayız, bu yüzden buna karanlık madde neden olur. . Bu çok kötü Çünkü garip bir şey gerektirmeyen birçok aday astrofiziksel kaynak vardır, bunlar:
1. Pozitronların ve diğer parçacıklardan gelen gama ışınlarının ikincil nesli
2. Mikrokuasarlar veya kara delik püskürtmeleri
3. Magnetarlar dahil çok genç veya çok yaşlı pulsarlar
4. Süpernova kalıntıları
Bu liste kapsamlı değildir, ancak bu fazlaya neden olabilecek sadece birkaç örnektir.
Süpernova kalıntısı, sadece patlamada üretilen ağır elementleri evrene fırlatmakla kalmaz, aynı zamanda bu elementlerin varlığı da dünyadan tespit edilebilir. Telif hakkı: NASA / Chandra X-ray Gözlemevi
Karanlık madde gibi bu alanda çalışan pek çok insan, büyük ölçüde, çünkü eğer karanlık madde yok edilip gama ışınları ve sıradan madde parçacıkları üretirse, devrim niteliğinde ve çığır açan olacaktır. Bu, karanlık maddenin gizemini incelemek ve ortaya çıkarmak için astrofizikçilerin hayali olacak. Ancak arzulu düşünce hiçbir zaman gerçek olmadı Bildiğimiz kadarıyla: karanlık madde imhasının kesiti hala sıfırdan ayırt edilemez. Karanlık madde, pozitron fazlalığı olasılığının bir açıklaması olarak her zaman vurgulansa da, Tabby'nin yıldızlarını uzaylılardan daha açıklamak mümkün değildir.
Işık enerjisi toplama malzemesinde bir yıldızı tamamen sarma fikrine "Dyson küresi" deniyor. İnşaat süreci boyunca, giderek daha fazla yıldızın yaydığı ışığı engelleyebilir. Bu beklenmedik açıklama, Tabby yıldızının "Positon" sahnesinin "karanlık maddesine" benzediğidir.
Hiç şüphe yok ki başka pozitron kaynakları da var. Bununla birlikte, pozitronlar kaynaklarından uzak değildir ve yakınlarda çok fazla kaynak yoktur. En iyi iki aday HAWC tarafından tespit edildi ve artık üretilen pozitron sayısını biliyoruz. Ayrıca bu pozitronların kaynağından nasıl daha önce tahmin edilenden daha düşük bir oranda yayıldığı da bilinmektedir. Bu nedenle, yakınlardaki pozitron kaynağı doğrulanırken, pozitronun orijinden ayrılma hızının çok yavaş olduğu, bu nedenle yeryüzünde pozitron üretilmediği bulundu.
Bir olasılık ortadan kaldırıldığında, diğer olasılıkların ortaya çıkması daha olasıdır. Ancak bu, pozitronların karanlık maddeden gelmesi gerektiği anlamına gelmediği gibi bunu da ima etmez.
HAWC gözlemlerinden alınan pozitronu aşan bilgiler, yakınlardaki orta yaşlı pulsarlar tarafından gözlemlenen kaynaklardan yalnızca birkaç gerekli pozitron gelebilir. Telif hakkı: A.U. Abeysekara ve diğerleri, Science Cilt 358, Sayı 636517 Kasım 2017
Açıkçası, HAWC verilerinin ima ettiği pozitronlar, diğer deneylerde gözlemlenen pozitronların yalnızca% 1'ini açıklıyor, bu da başka nedenler olduğunu gösteriyor. Astrofiziğin ötesindeki pozitronlar gibi geleneksel düşüncemizin açıklanamayacağını gördüğünüzde, onu zihninizde tutmalısınız.O uzun vadeli şeyleri gösteren karanlık madde olabilir. İzlenen etkileşimin doğası çok uzak olduğu için. Ancak diğer astrofiziksel süreçlerin bu etkileri üretmek için bilinen geleneksel parçacıkları hızlandırması daha olasıdır. Bilimde bir gizeminiz olduğunda, beyninizin bir devrimi kabul etmesine izin verin, ama dünyaya bahse girin, bu ifadeye asla inanmayın!
Bilgi: Sınırsız Bilim, Boko Park-Bilim Yaygınlaştırma
Referans: ESA, NASA, "bilim" (Pulsarlar etrafındaki genişletilmiş gama ışını kaynakları, Dünya'daki pozitron akısının kaynağını kısıtlar), vb.
Yazar: Ethan Siegel (astrofizikçi)
Gönderen: Forbes bilimi
Derleme: Light Quantum
İnceleme: Brocade Garden
