Jokainen meistä on ainakin kuullut "pimeästä aineesta", mutta kaikki eivät pysty selittämään oikein, mikä se on. Ehkä näitä selityksiä ei tarvita, koska viimeisin tutkimus asettaa kyseenalaiseksi "pimeän aineen" olemassaolon sellaisenaan.
GALAKTININEN ANALYYSI
”Pimeän aineen” hypoteesi syntyi yrittäessä ymmärtää tähtitieteilijöiden havaitseman poikkeavuuden luonnetta.
Vuonna 1922 hollantilainen Jacobus Kaptein, tutkiessaan tähden liikettä, tuli siihen tulokseen, että merkittävä osa galaksin asiasta on näkymätön - hänen työssään käytettiin todennäköisesti termiä "Dark Matter". Kymmenen vuotta myöhemmin radiotähtitieteilijä Jan Oort tuki tätä hypoteesia, mutta siitä tuli laajalle levinnyt vuosi myöhemmin, kun sveitsiläinen astrofysiikka Fritz Zwicky laski koomaklusterin reunalla sijaitsevien kahdeksan galaksin säteilynopeudet (koomakuvio) ja vertaa saatuja tietoja vastaaviin tietoihin, mutta laskettiin käyttämällä klusterin näkyvää kirkkautta. Hän havaitsi, että vakauden ylläpitämiseksi rypäleen kokonaismassan on oltava neljäsataa kertaa suurempi kuin sen tähdet. Tämän perusteella Zwicky ehdotti, että klusterissa on merkittävä aineen tarjonta, joka on meille näkymätön,mutta sillä on voimakkain painovoimavaikutus galakseihin. Zwicky teki virheen laskelmissa suuruusluokalla, mutta huolellisemmat mittaukset vahvistivat: koomaklusterin massa, jos se lasketaan kahdella eri tavalla, ei lähentynyt tulokseen merkittävästi!
Ennen yleistysten tekemistä vaadittiin kuitenkin todistamaan, että tällainen vaikutus on yleinen ennakoitavissa olevassa tilassa. Vuonna 1939 amerikkalainen tähtitieteilijä Hores Babok, tutkiessaan lähintä galaksia M 31 (Andromedan köysi), huomasi, että tähdet eivät pyöri sen keskipisteen ympäri, kuten taivaallinen mekaniikka ennustaa, kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön, mutta pysyy melkein vakiona. Tämä tarkoittaa, että galaksi koko pituudeltaan sisältää merkittävän määrän näkymätöntä ainetta. Babok ei kuitenkaan liittänyt poikkeamaa käsittämättömään "pimeään aineeseen", mutta ehdotti, että M 31: n ulommassa osassa tapahtui joitain prosesseja, jotka muuttavat sen dynamiikkaa.
TUMMALLA TUMMALLA
Mainosvideo:
Astronomit palasivat "pimeän aineen" hypoteesiin 1960-luvulla, kun ilmestyi uusia tarkkoja instrumentteja maailmankaikkeuden tutkimiseksi. Ja Vera Rubin ja Kent Ford puhuivat vuonna 1975 American Astronomical Society -konferenssissa, jossa he sanoivat onnistuneensa hankkimaan luotettavia tietoja, jotka osoittavat galaksien massajakautumisen teorian ja havaitun todellisuuden välisen merkittävän ristiriidan. Tutkijat käyttivät nykyaikaisinta spektrografia, jonka avulla oli mahdollista määrittää spiraaligalaksioiden haarojen pyörimisnopeus jopa "reunasta katsottuna". Ja he havaitsivat, että valtaosa tähtiä galakseissa liikkuu kiertoradallaan samalla kulmanopeudella, mikä vahvistaa uskomattoman oletuksen: galaksien massatiheys on jakautunut tasaisesti. Kolmen vuoden kuluttua havainnot vahvistettiin itsenäisesti.ja vuonna 1980 tähtitieteellinen yhteisö tunnusti lopulta päätelmien paikkansapitävyyden. Samaan aikaan Rubin totesi, että jotta teoria olisi yhdenmukainen käytännön kanssa, galakseissa on oltava määrä näkymätöntä ainetta, joka on kuusi kertaa suurempi kuin mitä teleskooppien kautta voimme nähdä.
Samanaikaisesti muut todisteet alkoivat saapua. Ensinnäkin, liiketutkimus kaksoisgalaksejen järjestelmissä paljasti "pimeän aineen" kolossaalisen vaikutuksen, rikkoen selvästi taivaanmekaniikan klassisia lakeja. Toiseksi ilman "tumman aineen" läsnäoloa elliptiset galaksit menettäisivät nopeasti kuuman kaasunsa, mitä ei havaita. Kolmanneksi,”pimeä aine” itse taivuttaa valoa, mikä paljastuu painovoimalasilinssien vaikutuksesta.
Nykyään on yleisesti hyväksytty, että "tumman aineen" osuus on 84,5% kaikesta universumin sisältämästä aineesta.
Etsitään tuntematonta
Kosmologien mielestä ajatus "pimeästä aineesta" osoittautui kysyväksi, kun he eivät pystyneet havaitsemaan universumin alkuperäteorian ennustamaa jäännössäteilyn (kosmisen mikroaaltotausta) epähomogeenisuutta ja selittämään galaktisten rakenteiden ulkonäköä tämän kautta. Joidenkin hiukkasten tuominen malliin, jotka melkein eivät ole vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa, mutta ovat erittäin raskaita, antoivat mahdollisuuden ohittaa syntyneet vaikeudet. Kuitenkin 1990-luvun alkupuolella reliktin säteilyn epähomogeenisuus paljastettiin kuitenkin kiertoradan seurantakeskuksen COBE: n avulla. Näytti siltä, että kysymys oli suljettu, mutta "tumma aine" on jo kiehtonut tutkijoita niin paljon, että he eivät hylänneet sitä, vaan päinvastoin, alkaneet etsiä "kantoainetta" subatomisella tasolla.
Ongelmana on, että "tumma aine" ei ole vuorovaikutuksessa sähkömagneettisen säteilyn (mukaan lukien näkyvä valo) kanssa, joten sitä ei voida havaita perinteisillä menetelmillä. Mikä pahempaa, tutkimuksen neljäsataa tähteä, jotka sijaitsevat 13 000 valovuoden säteellä auringosta, ei osoittanut "pimeän aineen" vaikutusta, ja tutkijoiden piti päätellä, että se on merkityksetön avaruusalueellamme (noin 500 grammaa) Tällaisen aineen hiukkasen rekisteröiminen on uskomattoman vaikeaa, ellei mahdotonta. Fyysikot yrittivät ratkaista ongelman teoreettisesti määrittelemällä hypoteettisen aineen parametrit perushiukkasten standardimallin perusteella. Neutrinoita (mutta ne ovat liian kevyitä) ja sellaisia hypoteettisia hiukkasia kuin aksioita, kosmoneja, gravitoneja, geijinoja, wimpejä pidettiin ehdokkaina.magneettiset monopolit jne. "Pimeän aineen" havaittu jakautuminen avaruudessa herättää myös kysymyksiä: Loppujen lopuksi, jos se on vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa painovoiman kautta, niin se pitäisi vetää galaksien keskuksiin samalla tavalla kuin tavallinen aine, mutta niin ei tapahdu.
On selvää, että "tumman aineen" käyttäytymisen omituisuus herättää useiden fyysikkojen mielestä instinktiivisen mielenosoituksen, joten he kieltäytyvät tunnustamasta sen olemassaoloa selittäen galaktisten massojen jakautumisen poikkeavuuksia muilla tavoilla. Esimerkiksi, edellä mainittu Vera Rubin uskoo, että on viisaampaa tarkentaa klassisia teorioita kuin ottaa malliin perusteellisesti uusi alaatomisten hiukkasten luokka. Hän on Mordechai Milgromin vuonna 1983 ehdottaman modifioidun Newtonin dynamiikan (MOND) kannattaja ja edelleen marginaalinen.
Viimeisin tutkimus näyttää kuitenkin pakottavan tiedemaailman pian harkitsemaan uudelleen asennettaan "pimeään aineeseen". Ryhmä fyysikoita Case Western Reserven yliopistosta (Cleveland, Ohio) julkaisi 19. syyskuuta 2016 artikkelin, jossa analysoidaan Spitzerin infrapunakaukoputkella tehtyjen 153 galaksin havaintojen tulokset. Molemmat spiraal galaksit, kuten meidänmme, ja epäsäännöllisen muodon galaksit putosivat näkökenttään., ja jättiläis galakseja ja kääpiöitä. Tutkimus suoritettiin "tumman aineen" vaikutuksen asteen selvittämiseksi tähtijen kiertoon. Ja yhtäkkiä kävi ilmi, ettei mitään vaikutusta ollut, ja tunnetut poikkeavuudet selitettiin täydellisesti normaalin aineen jakautumisella.
Löytön kirjoittajat väittävät, että niiden tulokset ovat pohjimmiltaan ristiriidassa aikaisempien kanssa, koska ensimmäistä kertaa arvioidessaan kaukaisten tähtitieteellisten esineiden massaa kuvia käytettiin infrapuna-alueella, ei näkyvässä valossa. Monet näistä esineistä näyttävät erittäin heikoilta, mikä todennäköisesti johti virheisiin laskettaessa niiden todellista massaa.
Jos tiedot vahvistetaan, silloin kosmologinen malli, joka perustuu hypoteesiin "tumman aineen" olemassaolosta, voidaan turvallisesti hylätä ja jopa turvautumatta klassisen fysiikan tarkistamiseen.
Anton Pervushin