ембриони галактики

Въпреки, че учените все още не знаят точно какво представлява тъмната материя, в областта на науката, има няколко хипотези.

Някои астрономи смятат, че някои от ореола на тъмна материя може да бъде компактни студена водородни облаци. Те могат да съществуват, но досега те не са наблюдавани (изображение: "Popular Mechanics")

Ави Loub, професор по астрофизика в Харвард: "Едва ли е на първите галактики ще се появят без тъмната материя. Те имаха нужда от ембриони, региони с висока плътност, затягане на околния материал от собствената си гравитация. Ако все още не е имал време да се охлади Universe на възраст от няколко сто хиляди години се състоеше само от обикновената материя и радиация, на фотон горещия газ, бързо ще унищожи тези колебания. Но тъмната материя не е в състояние да "половинка" с фотони, така че тя е в състояние да ги запазят. Освен това, без да го запаметявате нашата Вселена гравитацията, за да се разширява толкова бързо, че по принцип не може да бъде всеки подредени структури. "

Някои учени смятат, че тъмната материя - тя вече е известно, космически тела, като например студените останки на бялото джудже, планети газов гигант или неактивни неутронни звезди не излъчват електромагнитно излъчване (т.е. които не са пулсари). Други смятат, че носителите на скрита маса на елементарните частици не може да се отвори. По този начин, се приема, че тъмната материя се състои или от "нормални" барионна материя (барионите - три-извара частици, които включват протони и неутрони) или обект барионни природата.

Въпреки това, има и друга хипотеза, според която вероятните кандидати за титлата на тъмната материя се считат за една черна дупка, гравитационното поле съсиреци.

черни дупки

Пътят на светлината във Вселената е извити различни масивни обекти (изображение: "Popular Mechanics")

Черните дупки, които се случват по време на експлозии на най-големите звезди, които изглеждат като идеални кандидати за ролята на тъмната материя - силно привличане и никакви емисии. Въпреки това, основната суровина за тях е все същата барионна материя, така че те идват в рамките на определеното й 4% от общата маса на Вселената. Същото важи и за гигантските черни дупки, разположени в ядрата на активни галактики, които също нямат връзка с галактически ореоли. В общи линии, черни дупки, не са задължени да имат барионна произход. Според някои теоретични модели, те могат да се появят след 10 микросекунди след Големия взрив, преди раждането на барионите и следователно, тяхното общо тегло не попада в четири процента лимит. Изчисленията показват, че всяка такава дупка може да тегли от 50-100% от слънчевата маса. Можем да предположим, че те са в ореола на галактиката, и са били идентифицирани в хода на гравитационните наблюдения microlensing. Въпреки това, самото им съществуване - все още няма потвърждение на хипотезата.

гравитационни лещи

Гравитационна леща позволява сравнително точно определяне на масата на големи обекти, като например големи галактични купа, които са милиарди светлинни години разстояние от наблюдатели (изображение: "Popular Mechanics")

Тъмната материя може да се състои само от газовото пространство. Hot йонизиран газ в галактическите купове ярко осветена в обхвата на рентгенови лъчи, което позволява да се оцени неговото тегло. Обикновено това не надвишава 15-17% от масата на динамичен клъстера, както и за галактическите ореоли, тази цифра е дори по-ниска. Неутралният пространство има и водород, който извежда присъствието 21-см абсорбция radiowave и радиация. Но това е твърде малко.

"Никога", "Ерос" и др

Чрез измерване на интензитета на светлината от обектите "зад" тези клъстери, можем да изчислим общото им тегло и неговото разпределение (показан в бяло контурни линии). Като се има предвид открита радиацията, ние можем да се изчисли делът на масата, въведена от тъмна материя (изображение: "Popular Mechanics")

барионен модел

Барионите - частица, състояща се от три различни цветове извара свързани помежду си чрез силно взаимодействие. Чрез бариони включват, по-специално, протоните и неутроните, на основата на "редовен" вещество (Предварителен преглед "Popular Mechanics")

Това не означава, че MACHO тип проект не правят смисъл. В края на краищата, източник на електромагнитно излъчване (най-вече звезди, горещ газ, както и пулсари) не изчерпва барионна материя, макар и да представлява доминиращата част (преди няколко години, беше доказано, че йонизиран газ в пространството е много по-голям, отколкото се смяташе досега). Ето защо, от гледна точка на астрономите, преследването на барионна компонент тъмната материя е оправдано, въпреки че като цяло, а не твърде обещаващо. "Гравитационната microlensing е показал, че компактните обекти с маси от земята към слънцето сто в най-добрия, осигуряват не повече от 20% от масата на ореола на галактиката, - казва професор по астрофизика в Харвардския университет Ави Loub. - Такива обекти могат да бъдат например кафяви джуджета - слабо протозвезда с маса по-малко от една десета от слънчевата маса, излъчващи в червената част на видимия спектър и в инфрачервения диапазон. Малък брой от тях се намери в диска на нашата галактика. Ако те са в ореола, че не е в изобилие. "

Същото важи и за нарастващите студени бели джуджета, които се дърпа в половин слънчева маса. Въпреки това, тези органи се образуват след експлозията на нови звезди, изпускани в космоса, азот и въглерод. желаното ниво на замърсяване в хало намерен. Разбира се, можем да предположим, че съществуват механизми за почистване ореол от такива остатъци, но те са неизвестни за науката. Поради това, бялото джудже също не е най-добрите кандидати. Същото се отнася и за неутронни звезди, чиято маса е около един и половина слънчева.

Един от разделите на новопостроени карти на разпределението на тъмната материя, област небе. Разпределение на обикновен барионна (вляво) и тъмно (вдясно) на материята (изображение: "Popular Mechanics")

Някои астрономи смятат, че част от ореолите на тъмната материя може да бъде компактни облаци от студен водород, чиито размери не надвишават десети от светлинна година на акции (в противен случай щеше да ги астрономи забелязали). Такива облаци могат да съществуват, но досега никой не се наблюдава.

правилата за избор

Астрономите все още не са намерили скрити средствата за масова информация, но физиците в магазина много хипотетични частици - кандидати за тази роля. Какви са изискванията за тези частици? Първо и преди всичко - и ако паднат, това е изключително рядко. Съотношението на тъмно и обикновената материя е запазен почти от момента на Големия взрив. През цялото това време общият брой на барионите остава непроменен или почти без промяна. Въпреки това, теоретици приемат, че протоните могат да се разпадат, но ако е така, по време на живота си неизмеримо превишава възрастта на Вселената. Ето защо, частици тъмна материя също трябва да имат, ако не е абсолютно, е изключително стабилна.

Международен експеримент Еделвайс II, проведено от физици от Франция, Германия и България, с цел да се открие слабо взаимодействащи частици с обикновената материя. На снимката - криогенен детектор германий (изображение: "Popular Mechanics")

Второто условие - най-различна от нула маса (маса в покой). Безмасови частици като фотони се движат със скоростта на светлината. Ето защо, те със сигурност не може да се натрупа в капаните гравитационни и образуват облаци, които са намерени на астрономите. Поради тази причина, частиците на тъмната материя не може да се движи със скорост близка, нито днес, нито във вселената на младежта (в противен случай как ще вземат първите звезди и галактики?). Оказва се, че тъмната материя трябва да бъде съставена от достатъчно "студен" частица, не е в състояние да твърде бързо изместване.

Третата точка - на частиците трябва да бъде електрически неутрален. Заредени частици абсорбират и излъчват фотони и следователно са лесни за откриване. Строго погледнато, същото може да се държи и неутрални телца. Например, частиците могат да включват положителни и отрицателни "половини", и след това при нулева такса ще имат диполен момент. На тънкостите на такава реч не е, но липсата на заплащане - задължително условие.

В допълнение към електромагнитните взаимодействия, в природата има три - силни, слаби и гравитационно. Тъмната материя, разбира се, се чувства гравитацията. Не е изключено, че неговите частици също са въвлечени в слабите и силните взаимодействия. Въпреки това, вероятността от сериозни сблъсъци с нуклоните и електрони е изключително малка, в противен случай космическия тъмната материя е демонстрирал присъствието си много по-активни. За слабите взаимодействия такова условие е изпълнено, без никакви проблеми и по отношение на своята силна необходимост от осигуряване на някои специфични свойства на частиците.

Той е подходящ за частици тъмна материя вече са известни медии? Единствените възможни кандидатки за членство - неутрина слабо взаимодействащи лептони, които са били произведени в изобилие скоро след Големия взрив. Сега средният барионен сметки милиард неутрино. Не толкова отдавна те бяха счетени безтегловни, но експерименти са показали, че неутрино почти със сигурност ще имат маса в покой, макар и много малък.

Въпреки това, когато погледнем към неутрино изчезне. Първо, те са твърде "горещи" (скоростта им подходи светлината), и второ, лек. протон маса е 938 MeV и масата на неутрино, по всяка вероятност, не повече от 0.3 ЕГ. Лесно е да се изчисли, че общата маса на неутриното е най-малко три пъти по-малка от масата на барионна материя, а защото имаме нужда от него, за да надвишава миналата повече от пет пъти.

Въпреки това, до сега беше само около неутриното, които се появяват в реакциите на бета разпад на ядра. Теоретиците не изключват, че малко след Големия взрив може да се роди и много по-тежка и следователно относително "студени" неутрино не участват дори в слабите взаимодействия (предлагат тези частици Бруно Понтекорво ги нарекоха "стерилна"). Най-лекият от стерилни неутрино с маса между една и няколко КЕВ са в състояние да живеят много дълго време и затова е подходящ за ролята на скрит медии. Въпреки това, стерилни неутрино понякога могат да се счупят спонтанно при нормална светлина неутрино и рентгенова фотон, и тази светлина могат да бъдат открити с рентгенова телескоп.

Axions и Neutralino

Axion телескоп CAST (CERN Axion Solar телескоп) се опитва да открие axions, които трябва да бъдат родени в интериора на слънцето в разсейването на топлинни фотони на електрони. Ако съществуват axions, в магнитно поле, те трябва да се разпадне, рентгенови фотони, които могат да се определят с помощта на детектори (изображение: "Popular Mechanics")

Ако съществуват axions, те са, както на първичния неутрино се появи по време на Големия взрив, но много повече. В резултат на взаимодействието с един от съществуващите полета, докато те са загубили кинетична енергия и оттогава остава почти неподвижен. Тези първични axions трябва да бъдат много студен газ от частиците, запълване на пространството. Те също могат да бъдат произведени във вътрешността на звезди в лицето на термични фотони с електрони и протони. Следователно, може да бъде източник на axions и нашето слънце.

Експериментирайте - критерий на истината

Друг потенциален кандидат - Neutralino. Тази хипотетична тежка неутрални частици (маса варира от десет до няколко GeV TeV), които участват в слабо взаимодействие. Neutralino бъде поставен в контекста на теорията за суперсиметрията, която изисква всеки партньор имаше фермион-бозон и всеки бозон - фермион партньор. Тези "superpartners", като правило, не могат да бъдат носители на тъмната материя, но теорията позволява да действа в това си качество да е комбинация, която се държи като единични частици - Neutralino. "Между другото, това не е единствената опция - добавя проф Loub. - Най-лесният от частички superpartners трябва да бъде стабилна, и поради това може да се разглежда само от полза за ролята на носител тъмна материя. Трудността е в това, че superpartners обикновените частици не са отворени още, въпреки че е възможно, че ще бъде в състояние да получи доказателства за тяхното съществуване, когато Големия адронен ускорител в ЦЕРН ще работи. "