Katso galaksia, mitä näet? Luultavasti paljon tähtiä. Myös sumut. Ja siinä se varmaan on. Kokonainen joukko tähtiä ja kaasua erilaisissa värikkäissä valikoimissa; ilo silmälle. Ja hautautuneena noiden tähtien joukkoon, jos katsot tarpeeksi huolellisesti, saatat löytää planeettoja, mustia aukkoja, valkoisia kääpiöitä, asteroideja ja kaikenlaisia pahjuvia todennäköisyyksiä. Tavallinen galaktinen miljöö.
Mitä et näkisi, on suurin osa galaksistaTodellatehty. Et näkisi näkymätöntä, piilotettua. Et näkisi suurinta osaa tästä galaktisesta massasta. Et näkisi pimeää ainetta.
Pimeät asiat eniten
Pimeä aine on hypoteettinen aineen muoto, ja siinä hypoteesissa uidit siinä juuri nyt. Sikäli kuin voimme kertoa, perustuen vuosikymmeniä kestäneisiin huolellisiin ja huolellisiin havaintoihin kaikesta tähtien liikkeistä galaksien sisällä galaksien liikkeisiin klustereiden sisällä alkuräjähdyksen varhaisiin hetkiin ja rakenteen kasvuun koko universumissa (ts. , olemme työskennelleet todella kovasti tämän parissa), kosmosemme ei ole sitä, mikä näyttää pinnalta.
Päätulos: suurin osa universumimme raaka-aineista ei yksinkertaisesti ole vuorovaikutuksessa valon kanssa. Sen tavallinen nimi on 'pimeä aine', mutta parempi nimi voisi ollanäkymätönasia. Emme ole tarkalleen varmoja, mikä se on ( työskentelemme edelleen sen asian parissa ), mutta pimeä aine näyttää olevan jonkinlainen mikroskooppinen hiukkanen, joka tulvii jokaisen galaksin ja täyttää ne ylimääräisellä massalla. Koska tämä pimeä aine ei ole vuorovaikutuksessa valon kanssa, se ei tunne mitään tekemistä sähkömagneettisen voiman kanssa, mikä tarkoittaa, että se vain kulkee normaalin aineen läpi huomaamatta tai välittämättä yhtään.
Ei minkään paino
Niin voimakas kuin tämä pimeä aine selittää maailmankaikkeuden syviä ja hämmentäviä ongelmia, sillä on joitain heikkouksia. Varsinkin kun astrofyysikot suorittaa tietokonesimulaatioita galaksien kasvusta – seurata niiden muodostumista ja kehitystä miljardien vuosien aikana käyttäen kaikkea tunnettua fysiikkaa, jolla galakseista tehdään galaksi – he huomaavat, että pimeällä aineella on taipumus todella, todella paakkuuntua säädyttömän suuriin tiheyksiin näiden galaksien keskustassa .
Se on hieno ja hieno ennuste sinänsä, mutta se ei täsmää havaintojen kanssa. Vaikka emme voi suoraan nähdä pimeää ainetta (muista: näkymätöntä), voimme nähdä sen vaikutukset kaikkeen muuhun, mukaan lukien normaaliaineeseen. Pimeä aine ei ehkä pelaa sähkömagneettista peliä, mutta se puhuu painovoimalle, koska painovoima on erittäin ystävällistä ja pystyy puhumaan jokaiselle massan ja energian sirpaleelle koko universumissa.
Linnunrata ja sen pimeän aineen halo. Kuvan luotto: Sload Digital Sky Survey
Joten jos täytät galaksin pimeällä aineella ja pimeällä aineella on taipumus kasautua paljon keskelle, siellä on paljonpainogalaksin keskustassa, vetämällä sisäänsä ympäröivää kaasua. Kun kaasu puristuu ytimeen, se kutistuu ja romahtaa, laukaisee massiivisia tähtienmuodostustapahtumia ja ponnahtaa esiin uusia tähtiä.
Toisin sanoen galaksien ytimissä pitäisi olla kasoja molekyylikasoilla kaasua ja tähtiä. Ja vaikka galaktiset keskukset ovat todellakin hyvin rikkaita paikkoja, ne eivät ole sitäettärikas.
Johtopäätös siitä, että banaali ennustus pimeän aineen käyttäytymisestä galaksisydämissä ei ole koko tarina. Koska meillä on niin monia muita hyviä syitä uskoa, että pimeä aine on asia, herää kysymys: mikä potkaisee sen ulos ytimestä?
Ravistaa asioita
Anna kymmenelle teoreettiselle fysiikalle tehtävä, niin he keksivät kymmenkunta ratkaisua. Ja pimeän aineen ytimien 'kuumeuden' tapauksessa he ovat onnistuneet keksimään kaikenlaisia hauskoja selityksiä. Ehkä pimeä aine on eksoottisempaa kuin luulimme, ja se pystyy olemaan hieman vuorovaikutuksessa itsensä kanssa uuden viidennen luonnonvoiman kautta, tasoittaen itsensä ytimessä. Ehkä pimeä aine on vain hieman luonnostaan lämmintä ja energistä, ja sen on vaikea niputtaa keskelle.
Niin hienoja kuin nämä vaihtoehdot ovatkin, ehkä selitys on jotain arkipäiväisempaa. Pimeä aine voi vaikuttaa normaalin aineen käyttäytymiseen painovoiman kautta, ja sama pätee päinvastoin. Vaikka universumimme tavallinen aine on huomattavasti pienempikokoinen kuin tummat vastineensa, se voi vetää, vetää ja levittää kaikkea muuta, vaikka vain vähän.
Galaktinen ydin, havaittiin infrapunavalolla ja röntgenvalolla. Kiitokset: NASA, ESA, SSC, CXC ja STScI
Äskettäin tähtitieteilijöiden ryhmä tutki useita kääpiögalaksipopulaatioita , jossa pimeän ja normaalin aineen välinen yhteys olisi helpoimmin tutkittavissa. He käyttivät näitä näytteitä etsiessään suhteita tähtien muodostumisen ja keskustiheyden välillä. Tässä skenaariossa, jos galaksissa on viime aikoina syntynyt paljon tähtiä, mikä laukaisi räjähtäviä supernovatuulia ja muita temperamenttisia purkauksia , silloin se ajaisi paljon normaalia ainetta ulos ytimestä, ja painovoima tekisi tehtävänsä ja vetäisi osan pimeästä aineesta normaalin aineen mukana.
Tutkimuksessa löydettiin kiehtova tulos: kääpiögalakseissa, joissa on paljon äskettäin syntyneitä tähtiä ('äskettäin' viimeisten kuuden miljardin vuoden aikana), oli tasaisempi keskustiheys, kun taas niiden vähemmän aktiivisia sisaruksia olivat paljon heikompia keskuksissaan, mikä suosi tätä hypoteesia, että normaali aine voi todellakin vaikuttaa pimeyteen. Vaikka tämä ei täysin ratkaise pimeän aineen luonteen arvoitusta, se on merkittävä askel eteenpäin.
Lue lisää: ' Pimeä aine lämpenee kääpiögalakseissa '