Kas ir tumšā matērija?
Tumšā viela ir vielas veids, kas sastāv no mazām daļiņām, kas nedarbojas ar parasto vielu un neizstaro elektromagnētisko starojumu. Tas nozīmē, ka tie nevar radīt, atstarot vai absorbēt gaismu. Šī iemesla dēļ tumšā viela ir caurspīdīga, un to nevar redzēt ar neapbruņotu aci.
Atcerieties, ka, runājot par matēriju, mēs atsaucamies uz jebkuru ķermeni vai materiālu, kas telpā aizņem vietu un kuram ir masa un tilpums. Tumšā matērija atbilst šīm īpašībām, kaut arī to nav iespējams redzēt.
Tātad, ja tumšā viela ir caurspīdīga, kā mēs zinām, ka tā pastāv? Tās esamība ir zināma to ietekmes dēļ, ko tā rada Visumā, piemēram, zvaigžņu pārvietošanās vai to izstarotās gaismas sagrozīšana. Tiek uzskatīts, ka tumšo matēriju var ietekmēt gan parādības, gan citas.
Tumšās vielas izpēte ir ārkārtīgi svarīga, jo tā ļautu mums saprast zvaigžņu struktūru darbību. Tas arī palīdzētu atšifrēt to, kas notika sākotnējā Visuma veidošanās brīdī, labāk pazīstams kā Lielais sprādziens.
Tumšās vielas sastāvs
Lai arī tumšās matērijas esamība ir zinātnes pierādīts fakts, nav īsti skaidrs, no kā tā sastāv. Ir zināms, ka tumšo vielu nesastāv no protoniem vai neitroniem (barioniskā viela). Tad rodas divu pamatelementu esamība:
Bezbarioniskā viela (WIMP's)
Nebaronisko vielu veidotu tā sauktās vājās mijiedarbības masīvās daļiņas, labāk pazīstamas kā WIMP (no angļu, vāji mijiedarbojas masīvas daļiņas). Tās ir daļiņas, kas ir mazākas par atomu, un tām caur gravitācijas spēku ir iespēja mijiedarboties ar redzamo vielu.
Viņu pastāvēšana ir hipotētiska, un tiek uzskatīts, ka, ja viņi pastāvētu, viņi būtu ļoti auksti, viņiem būtu liels masas daudzums un viņi pārvietotos ļoti lēni.
MAŠO
Galaktiskā Halo vai MACHO masveida objekti (no angļu valodas Masīvs astrofizikāls kompakts oreola objekts) sastāv no klīstošām planētām, neveiksmīgām zvaigznēm un melnajiem caurumiem, kas ir kosmosa reģioni ar lielu gravitācijas spēku.
Lai gan ir iespējams, ka tie ir tumšās vielas daļa, to īpatsvars būtu ļoti mazs attiecībā uz WIMP.
Skatīt arī matēriju
Kā tika atklāta tumšā viela?
Tumšā viela principā bija tikai teorija. 1933. gadā Šveices astronoms un fiziķis Fricis Cvikijs izvirzīja iespēju, ka pastāv kāds nenosakāms matērijas veids, kas varētu ietekmēt kustības, kas notiek galaktikas kopā, ko sauc par Komu.
Kopa ir zvaigžņu kopums, kas pievilina viens otru gravitācijas spēka dēļ. Un Cvikijs, izmantojot zinātnisko metodi, atklāja, ka pētāmās kopas kopējā masa ir aptuveni 400 reizes lielāka par aprēķināto. Šī iemesla dēļ viņš secināja, ka pastāv kāda veida neredzama viela, kas šai visai zvaigžņu grupai piešķir papildu masu.
Pagājušā gadsimta septiņdesmitajos gados astronome Vera Rubina atklāja, ka Andromedas galaktikas zvaigznes pārvietojās ar tādu pašu ātrumu neatkarīgi no to atrašanās vietas. Šī ātruma vienveidība liecināja, ka ir vēl kaut kas neredzams raksturs, kas šīm zvaigznēm pievieno masu.
Rubina ieguldījums bija būtisks, liekot pamatus tumšās matērijas eksistencei, kas tika pierādīts atkal un atkal ar dažādiem novērojumiem. Viens no svarīgākajiem bija galaktikas VIRGOHI21 atklāšana 2005. gadā, kas gandrīz pilnībā sastāvēja no tumšās matērijas.
2021. gadā tika iegūta detalizētākā tumšās vielas izplatības karte, kuru izveidoja Víctor M. Blanco teleskops, kas atrodas Čīlē. Karte rāda, ka tumšā viela Visumā ir daudz izplatītāka, nekā sākotnēji ticēja, kas paver jaunas pieejas astronomijas un fizikas jomā.
Kā tiek novērota tumšā viela?
Tā kā tumšā viela faktiski ir caurspīdīga, nav tiešas novērošanas metodes, kas varētu viegli pierādīt tās esamību. Tomēr ir arī citas metodes. Visbiežāk tiek izmantoti:
Gravitācijas lēcas
Gravitācijas lēca ir parādība, kas rodas, ja gaisma no ļoti tālu zvaigžņu ķermeņa tiek sagrozīta cita masīva ķermeņa, piemēram, galaktikas, planētas, Saules utt. Klātbūtnē.
Šī izliekuma mērījumu, kas ir kā līkne, izmanto, lai noteiktu objekta masu, kas to izraisīja. Atbilstība starp masu un spilgtumu var norādīt uz tumšās vielas klātbūtni, jo, jo lielāka ir spilgtuma pakāpe, jo vairāk tumšās vielas satur pētītais ķermenis.
Gamma staru teleskopi
Piena Ceļa, mūsu galaktikas, centrā ir ļoti intensīva gaismas oreola, kas sastāv no gamma stariem, ko sauc par Galaktiskā centra Pārmērīgu GeV. Tiek uzskatīts, ka oreolu rada tumšā matērija, kas pati iznīcina.
Kaut arī tumšā viela nespēj izstarot vai atstarot gaismu, pastāv hipotēze, ka divu tumšās vielas daļiņu sadursme var izraisīt gamma staru emisiju ļoti vājā mērogā. Šo rezultātu sauc par "tumšās vielas iznīcināšanu".
Gamma staru teleskopi kartē Visumu, meklējot avotu, kas rada šāda veida spilgtumu, un ir aizdomas, ka, atrodot gamma starus, tas atrod arī tumšo vielu. Visslavenākais ir kosmosa teleskops Fermi Gamma Ray.
Tumšā enerģija
Lai gan tos var sajaukt kā sinonīmus, tumšā viela un tumšā enerģija ir divi dažādi jēdzieni.
Tumšā enerģija ir kosmosā eksistējoša enerģijas forma, kas izdara tik atgrūdošu spiedienu, ka tas neitralizē gravitācijas ietekmi un veicina Visuma paātrinātu paplašināšanos.
Tumšā enerģija kosmosā veido gandrīz 70% no masas, taču tāpat kā tumšā matērija, joprojām daudz nav zināms par tās funkciju un sastāvu.
Gan tumšā enerģija, gan tumšā viela pastāv Visumā, taču tās ir divas neatkarīgas parādības.
Skatīt arī:
- Visums
- piena ceļš
- Galaktika
