Med all vår förståelse av fysikens lagar, och för att lyckas i Standard-modellen och den Allmänna relativitetsteorin, i Universum finns det ett antal observerade fenomen som inte kan förklara. Universum är full av mysterier, allt från star formation och efterbehandling av hög energi kosmisk strålning. Även om vi successivt upptäck rymden, vet vi ännu inte. Till exempel vet vi att mörk materia existerar, men vet inte vad som är dess egenskaper. Betyder detta att vi måste tillskriva manifestationer av mörk materia är okänt alla effekter?
Gåtor på föremål av mörk materia samma som bevis för sin existens. Men att skylla mörk materia i alla mystiska manifestationer av rymden är inte bara kortsiktiga, men också fel. Detta är vad som händer när forskare köra slut på bra idéer.
Två ljusa och stora galaxen i mitten av Koma kluster, var mer än en miljon ljusår i storlek. Galaxy på fransar visar att det finns ett stort halo av mörk materia runt kluster.
Mörk materia det finns i Universum överallt. För första gången vände sig till henne på 1930-talet för att förklara den snabba rörelsen av enskilda galaxer i galaktiska kluster. Det hände på grund av all vanlig materia — materia som består av protoner, neutroner och elektroner — är otillräckliga för att förklara det totala antalet allvar. Detta inkluderar stjärnor, planeter, gas, damm, interstellärt och intergalaktiskt plasma, svart hål och allt annat som vi kan mäta. Rader av bevis till stöd för mörk materia, många och övertygande, som noteras av fysiker Ethan Siegel.
Mörk materia som behövs för att förklara:
- roterande egenskaperna hos de enskilda galaxerna
- bildandet av galaxer av olika storlekar, från elliptiska galaxer till storleken av vintergatan och de små galaxer nära oss
- samspelet mellan par av galaxer,
- egenskaper kluster av galaxer och galaxhopar på stora skalor,
- space network, inklusive dess fiberliknande struktur,
- utbudet av fluktuationer i den kosmiska bakgrundsstrålningen
- de observerade effekterna av gravitationen lensing av avlägsna massorna,
- den observerade separation mellan gravitation och förekomsten av vanlig materia i kollisioner mellan galaxhopar.
Och i liten skala av enskilda galaxer och hela Universum, mörk materia är det som behövs.
Om du lägger all denna inom ramen för resten av kosmologi, vi tror att varje galax, inklusive vår egen, innehåller diffusa massiv mörk materia halo kring det. Till skillnad från stjärnor, gas och stoft i vår galax, vilket är mest i disken, mörk materia halo bör vara sfäriska, för i motsats till konventionella (baserat på atomer) av materia, mörk materia inte är “platt” när du klämmer på det. Även mörk materia bör vara tätare i den galaktiska centrum och sträcker sig tio gånger längre än stjärnorna i galaxen. Slutligen bör det finnas små klumpar av mörk materia i varje halo.
För att återskapa full uppsättning av observationer som anges ovan, och andra, mörk materia bör inte ha några egenskaper utom följande: det måste ha en massa; den måste samverka med allvar; det måste gå långsamt av relativitetsteorin ljusets hastighet; det bör inte starkt interagera genom andra krafter. Allt. Någon annan interaktion är starkt begränsad, men inte uteslutet.
Varför är när astrophysical observation med ett överskott av vanliga partiklar av en viss typ av fotoner, positroner, antiprotoner — det första folk säger om mörk materia?
Tidigare i veckan, ett team av forskare som studerar källorna av gamma-strålning runt pulsar, har publicerat sina resultat i Naturvetenskap. I sitt arbete som de försökt att bättre förstå var vi observerade ett överskott av positroner. Positroner, och antipodes av elektroner är oftast född på flera olika sätt: normal acceleration av partiklar har tillräckligt hög energi när de kolliderar med andra partiklar och med produktion av elektron-positron-par i Einsteins formel E = mc2. Vi skapar sådana par i fysikaliska experiment och kan konstatera att skapandet av en positron astrofizicheskie, direkt i sökandet efter kosmiska strålar, och indirekt, när du söker efter energi signaturer av elektron-positron-förintelse.
Dessa astrophysical positron signaturer uppträder nära galaxens centrum, med fokus på punktkällor såsom microquasars och pulsarer som ligger i den mystiska region i vår galax, känd som den Stora annihilator, och en del av den diffusa bakgrunden, vars ursprung är okänt. En sak är säker: vi ser mer positroner än förväntat sig att se. Och det har länge varit känt. PAMELA är mätt “Fermi” är mätt, AMS ombord på ISS är mätt. Mer nyligen, den HAWC Observatoriet har mätt en extremt hög energi, TeV-level gamma-strålar och visade att denna mycket spridda partiklar som kommer från pulsar genomsnittliga nivå. Men, tyvärr, detta är inte tillräckligt för att förklara den observerade överskott av positroner.
Av någon anledning, varje mätning av överskottet positroner, med varje observation av en astrophysical källa, vilket inte förklara, berättande spiller över till “vi kan inte förklara det, varför skulden mörk materia.” Och detta är dåligt, eftersom det finns många möjliga astrofysikaliska källor som inte kräver något exotiskt, till exempel:
- förädlingen av positroner och gammastrålning, andra partiklar,
- microquasars eller något annat, utfodring svart hål
- mycket unga och mycket gamla pulsarer, Magnetar,
- resterna av en supernova.
Denna lista är inte uttömmande utan utgör några exempel på vad som skulle kunna skapa detta överskott.
Många som arbetar inom detta område göra ett val till förmån för mörk materia, eftersom det kommer att vara ett genombrott, om mörk materia utrotar och producerar en gamma-strålning och partiklar av vanlig materia. Det skulle vara en dröm scenario för astrofysiker jakten på den mörka materian. Men önsketänkande har aldrig lett till stora upptäckter. Även om mörk materia verkar ofta vara förklaringen till överskottet positroner, det är inte mer sannolikt än utlänningar, förklarar stjärnan Tabby.
Ber om förklaringar till Varumärket Dyngus, chefsforskare HAWC, Ethan Siegel har fått följande omdöme:
“Utan tvekan, det finns andra källor av positroner. Men positroner inte gå långt från sina källor, och det finns inte så många källor. De två bästa kandidaterna upptäcktes HAWC, och nu vet vi att antalet positroner som de producerar. Vi vet också hur dessa positroner diffusa från sina källor, långsammare än väntat. Även om vi bekräftat källor av positroner i området, upptäckte vi att positroner mycket långsamt röra sig bort från sina hemländer, och därför inte skapa ett överskott av positroner på Jorden. Exklusive en möjlighet, som vi gör andra möjligheter mer sannolikt. Men detta betyder inte att positroner MÅSTE komma från mörk materia. Vi menar inte det.”
Det är ganska anmärkningsvärt att de positroner i HAWC data förklara endast 1% av de positroner som observerats i andra experiment som pekar på något annat, som den skyldige av firandet. När en observation i stäv med vår traditionella idéer om överskott av astrofysikaliska positroner, man ska inte utesluta att företag kan vara med mörk materia. Men det är mycket mer sannolikt att andra astrofysikaliska processer förklara dessa effekter. När vetenskapen visas ett mysterium, som vi alla vill ha revolution, men oftast får du något mediokra.
Mörk materia — “aliens”, för astrofysiker?
Ilya Hel