" "
Главни АстрономијаОгромни фотони могу објаснити тамну ствар, али немојте

Огромни фотони могу објаснити тамну ствар, али немојте

Астрономија : Огромни фотони могу објаснити тамну ствар, али немојте

Бићу први који ће признати да не разумемо тамну материју. Сигурно знамо да се у свемиру догађа нешто смешно на великим размерама („велико“ овде што значи барем велико као галаксије). Укратко, бројеви се једноставно не збрајају. На пример, када посматрамо галаксију и бројимо све блиставе вруће делове попут звезда, гаса и прашине, добили смо одређену масу. Када користимо било коју другу технику за мерење масе, добијамо много већи број. Дакле, природни закључак је да није сва материја у свемиру врућа и блистава. Можда неки ако је, знате, мрачан.

Али чекај. Прво би требало да проверимо математику. Јесмо ли сигурни да погрешно схваћамо не само физику?

Детаљи тамне материје

Главни комад слагалице од тамне материје (мада сигурно није једини, а то ће бити важно касније у чланку) долази у облику такозваних ротационих кривуља. Док гледамо како се звезде окрећу у ротацији око средишта својих галаксија, по свим правима оне даље од центра требале би се кретати спорије од оних које су ближе центру. То је зато што се већина галактичке масе гужва у језгри, а најудаљеније звезде су далеко од свих тих ствари, а једноставном њујтонском гравитацијом требало би да прате спора ледена орбита.

Али нису.

Уместо тога, најудаљеније звезде круже једнако брзо као и њихови рођаци из града.

Пошто је ово игра гравитације, постоје само две могућности. Или погрешимо гравитацију, или имамо додатне невидљиве ствари које натапају сваку галаксију. И колико можемо рећи, гравитација нам је веома, врло тачна (то је други чланак), па бум: тамна материја. Нешто држи ове слободно лежеће звезде заробљене у својим галаксијама, у супротном би испливали попут претераних милиона милион година уназад; ерго, постоји читава гомила ствари које директно не можемо видети, али можемо индиректно открити.

Геттинг Хеави

Али шта ако то није само игра гравитације? На крају, постоје четири основне силе природе: јака нуклеарна, слаба нуклеарна, гравитација и електромагнетизам. Да ли се неко од њих мора играти у овој сјајној галактичкој игри?

Јака нуклеарна енергија делује само у ситним ситним субатомским размерама, тако да је тачно тачно. А никога није брига за слабу нуклеарну струју, осим у одређеним ретким распадима и интеракцијама, па то можемо и ставити на страну. И електромагнетизам ... па, очигледно зрачење и магнетно поље играју улогу у галактичком животу, али зрачење увек гура према напољу (тако да очигледно неће помоћи да се звезде које се брзо крећу обуздане) а галактичка магнетна поља су невероватно слаба (не јача од милионити део магнетног поља Земље). Дакле ... не идите, зар не?

Као и у свему из физике, и ту је излаз. Колико знамо, фотон - носилац саме електромагнетне силе - потпуно је без маси. Али опажања су запажања и ништа се у науци не зна сигурно, а тренутне процене постављају масу фотона на не више од 2 к 10 -24 масе електрона. За све намере и сврхе, ово је у основи нула за готово све што је било кога брига. Али ако фотон има масу, чак и испод ове границе, он може учинити неке прилично смешне ствари у свемиру.

Уз присуство масе у фотону, Маквелл-ове једнаџбе, начин на који разумемо струју, магнетизам и зрачење, попримају модификован облик. Додатни појмови појављују се у математици и постају нове интеракције.

Можете ли то осетити?

Нове интеракције су прикладно компликоване и зависе од одређеног сценарија. У случају галаксија, њихова слаба магнетна поља почињу осећати нешто посебно. Због испреплетене и искривљене природе магнетних поља, присуство масивних фотона модификује Маквелл-ове једнаџбе на прави начин додајући нову привлачну силу која у неким случајевима може бити јача и од гравитације.

Другим речима, нова електромагнетна сила могла би бити у стању да држи звезде које се брзо крећу, у потпуности уклањајући потребу за тамном материјом.

Кривуља ротације типичне спиралне галаксије М 33 (жута и плава тачка са тракама грешака) и предвиђене од дистрибуције видљиве материје (бела линија). Несклад између две кривуље објашњава се додавањем ореола тамне материје који окружује галаксију. Кредит: Јавно власништво / Википедија

Али није лако. Магнетна поља теку кроз међузвездани гас галаксије, а не саме звезде. Дакле, ова сила не може директно да вуче звезде. Уместо тога, сила мора да се јави гасу и гас некако мора обавестити звезде да је нови шериф у граду.

У случају масивних, краткотрајних звијезда, ово је прилично једноставно. Сам гас се врти око галактичког језгра највећом брзином, формира звезду, звезда живи, звезда умире, а остаци се враћају у гас довољно брзо да за све намере и сврхе те звезде опонашају кретање гаса, дајући криве ротације које су нам потребне.

Велика невоља у малим звездама

Али мале, дугоживе звезде су друга звер. Они се одвајају од гаса који их је створио и живе сопственим животима, орбитирајући око галактичког центра много пута пре него што истекну. А пошто не осећају необичну нову електромагнетну силу, оне би се требале потпуно одмакнути од својих галаксија, јер их ништа не држи под контролом.

Заиста, ако је овај сценарио тачан и масивни фотони би могли да замене тамну материју, наше сопствено сунце не би требало бити тамо где је данас.

Штавише, имамо врло добар разлог да верујемо да су фотони заиста безмаси. Наравно, Маквелл-ове једнаџбе можда не сметају много, али то сигурно раде посебна релативност и теорија квантног поља. Почињеш да се мијешаш са масом фотона и имаш пуно тога да објасниш, господине.

Космичка микроталасна позадина коју види Планцк. Кредит: ЕСА

Осим тога, само зато што сви воле кривуље ротације галаксије не значи да су они једини пут до тамне материје. Галаксије опажају, гравитационо сочивање, раст структуре у свемиру, па чак и космичка микроталасна позадина усмеравају у правцу неке невидљиве компоненте нашег универзума.

Чак и ако би фотон имао масу и био је у стању да објасни кретање свих звезда у некој галаксији, а не само масивних, не би могао објаснити мноштво других опсервација (на пример, како би могао да настане нови електромагнетни сила објашњава гравитационо савијање светлости око галаксијског грозда? То није реторичко питање то може т). Другим речима, чак и у космосу испуњеном огромним фотонима, нама је и даље потребна тамна материја.

Чланак о часопису можете прочитати овде .

Категорија:
Хуббле користи галактичко сочиво за гледање даље
Праћење претњи УСАФ-овог сателита лансирало се ноћу 25. августа на Цапе Дебут-у пензионисане ракете Минотаура ИЦБМ: Гледајте уживо