Ciemna materia

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Gromada galaktyk Pocisk - pośredni dowód obserwacyjny na istnienie ciemnej materii - na zdjęciu materia widzialna: gwiazdy i gaz (kolor czerwony) i sugerowany kształt ciemnej materii (kolor niebieski), wyjaśniający nietypowe zachowanie tej gromady galaktyk.

Ciemna materia – materia nie emitująca światła, ale znana przez swoje efekty grawitacyjne. Została zaakceptowana przez większość (ale nie przez wszystkich) astronomów w latach 80. i 90. XX wieku na podstawie dowodów obserwacji zachowania galaktyk.^[1]

Do 2006 r. jej istnienie było tylko hipotezą, aczkolwiek istniały pośrednie przesłanki obserwacyjne wskazujące na jej prawdopodobne istnienie. Hipotezy te sugerowały, że materia ta nie świeci tak, jak gwiazdy i nie wywiera ciśnienia.

Zgodnie ze współczesnymi hipotezami, materia ta występuje w całym Wszechświecie, zarówno w przestrzeni międzygwiezdnej wewnątrz galaktyk jak i między galaktykami. Istnieją hipotezy twierdzące, że masa tej materii wielokrotnie przewyższa masę materii "widzialnej". Obecnie przyjmuje się, że ilość ciemnej materii we Wszechświecie jest ok. 4-5 razy większa od ilości materii jasnej. Zgadzałoby się to z przewidywaniami teorii inflacyjnej powstania Wszechświata. Trwają próby zbadania budowy ciemnej materii. Według niektórych naukowców mogą ją stanowić taony.^[2]

Spis treści

1 Historia i argumenty obserwacyjno-eksperymentalne
2 Hipotezy alternatywne
3 Zobacz też
4 Przypisy

[edytuj] Historia i argumenty obserwacyjno-eksperymentalne

Na jej istnienie wskazywały początkowo wyłącznie oddziaływania grawitacyjnie, co powodowało, że bardzo trudno było dowieść jej istnienia na drodze obserwacji lub eksperymentu. Jej istnienie zostało zaproponowane, aby wytłumaczyć niektóre zjawiska występujące we Wszechświecie, nie do końca zgodne z wcześniej zaproponowanymi teoriami.

W latach 70. i 80. XX wieku liczne obserwacje, zwłaszcza krzywych rotacji galaktyk dowiodły, że masa obserwowanej materii we Wszechświecie jest niewystarczająca, aby wytłumaczyć istniejące siły grawitacji w galaktykach, jak i pomiędzy nimi. Uważa się, że wokół każdej galaktyki znajduje się halo o średnicy kilkunastokrotnie większej od średnicy galaktyki. Halo to ma być zbudowane z ciemnej materii. Tłumaczyłoby to stabilność dysków galaktyk spiralnych oraz ruch ich gwiazd zewnętrznych.

To doprowadziło do idei, iż 90% materii we Wszechświecie jest niebarionową ciemną materią. Założenie, że Wszechświat złożony jest jedynie z materii barionowej prowadziło do sprzeczności z obserwacjami. Początkowo, termin materia ciemna był bardzo kontrowersyjny, gdyż sprawiał wrażenie typowej hipotezy stworzonej ad-hoc. Do dziś nie ma dowodów eksperymentalnych na istnienie cząstek (taonów), z których powinna teoretycznie być zbudowana ciemna materia. W przygotowaniu są eksperymenty mające za zadanie wykrycie tego rodzaju cząstek.^[3].

W sierpniu 2006, opublikowano dane obserwacyjne gromady galaktyk Pocisk, potwierdzające w znacznym stopniu istnienie ciemnej materii^[4] ^[5]^[6]

[edytuj] Hipotezy alternatywne

Istnieje kilka hipotez alternatywnych, próbujących tłumaczyć w inny sposób zjawiska, z powodu których stworzono hipotezę ciemnej materii.

Np. izraelski fizyk Mordehai Milgrom zaproponował modyfikację dynamiki newtonowskiej (MOND). W jego dynamice, prawo mówiące, że siła jest wprost proporcjonalna do masy i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości ulega modyfikacji, w przypadku, gdy oddziaływanie jest bardzo słabe. Zmodyfikowane równanie Newtona ma postać:

$m \vec{a}\mu (\frac{a}{a_0})=\vec{F}$

gdzie μ (x) jest funkcja taką, że

$\mu (x) \sim 1, x << 1$ i

$\mu (x) \sim x, x>>1$

a₀ jest stałą o wymiarze przyspieszenia, a₀ ~ 10^-8 cm/s². Według tej teorii siła grawitacji na większe odległości byłaby większa niż się obecnie przypuszcza, a to tłumaczyłoby stabilność dysków galaktyk spiralnych. Idea zmodyfikowanej teorii grawitacji dobrze tłumaczy krzywe rotacji galaktyk i nie wymaga potrzeby realnego istnienia ciemnej materii. Jednakże nie udało się stworzyć relatywistycznej wersji tej hipotezy, nie można zatem ustalić na jej podstawie jaki byłby model kosmologiczny oparty na jego teorii.

Ze względu na kolejne dowody obserwacyjne zdające się potwierdzać istnienie ciemnej materii teoria MOND zostanie prawdopodobnie zarzucona.