Сансар огторгуйн үл үзэгдэх "хар бодис" нь галактикуудыг хувьсан өөрчлөгдөхөд хүргэж байна

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Харанхуй материйн нууц тайлагдаагүй хэвээр байх тусам түүний мөн чанарын тухай илүү чамин таамаглалууд гарч ирдэг, тэр дундаа өмнөх орчлон ертөнцөөс аврага хар нүхнүүдийн өв залгамжлалын тухай шинэ санаа гарч ирдэг.

Аливаа зүйл байгаа гэдгийг мэдэхийн тулд түүнийг харах шаардлагагүй. Тиймээс нэгэн удаа Тэнгэрийн ван гаригийн хөдөлгөөнд үзүүлэх таталцлын нөлөөгөөр Далай ван, Плутоныг илрүүлсэн бөгөөд өнөөдөр нарны аймгийн алслагдсан захад таамаглалтай X гарагийг хайж байна. Гэхдээ ийм нөлөөг орчлон ертөнцийн хаа сайгүй олж харвал яах вэ? Жишээлбэл, галактикуудыг авч үзье. Хэрэв галактикийн диск эргэдэг бол тойрог зам нэмэгдэх тусам оддын хурд буурах ёстой юм шиг санагддаг. Жишээлбэл, нарны аймгийн гаригуудын хувьд энэ нь: Дэлхий нарны эргэн тойронд 29.8 км / с хурдтай, Плутон 4.7 км / с хурдтайгаар эргэлддэг. Гэсэн хэдий ч аль хэдийн 1930-аад оны үед Андромеда мананцарт хийсэн ажиглалтууд нь оддын эргэлтийн хурд нь захын зайд хэр хол байгаагаас үл хамааран бараг тогтмол хэвээр байгааг харуулсан. Энэ нөхцөл байдал нь галактикийн хувьд ердийн зүйл бөгөөд бусад шалтгааны дотор харанхуй материйн тухай ойлголт бий болоход хүргэсэн.

Асуудлын багт наадам

Бид үүнийг шууд хардаггүй гэж үздэг: энэ нууцлаг бодис нь энгийн бөөмстэй бараг харьцдаггүй, тэр дундаа фотоныг ялгаруулдаггүй, шингээдэггүй, гэхдээ бусад бие махбодид үзүүлэх таталцлын нөлөөгөөр үүнийг анзаарч болно. Оддын хөдөлгөөн, хийн үүлсийн хөдөлгөөнийг ажигласнаар Сүүн замын дискийг тойрсон харанхуй материйн галогийн нарийвчилсан газрын зургийг эмхэтгэж, галактик, бөөгнөрөл болон бүхэл бүтэн том хэмжээний хувьсалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тухай ярих боломжтой. Орчлон ертөнцийн бүтэц. Гэсэн хэдий ч нэмэлт бэрхшээлүүд эхэлдэг. Энэ нууцлаг харанхуй бодис юу вэ? Энэ нь юунаас бүрдэх вэ, түүний хэсгүүд ямар шинж чанартай байдаг вэ?

Олон жилийн турш WIMP нь таталцлын нөлөөллөөс өөр харилцан үйлчлэлд оролцох боломжгүй таамаглал бүхий бөөмсүүд болох энэ үүрэгт гол нэр дэвшигчид байсаар ирсэн. Тэд тэдгээрийг шууд бусаар, энгийн бодистой ховор харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүнээр, мөн том адрон коллайдер зэрэг хүчирхэг багаж хэрэгслийг ашиглан шууд илрүүлэхийг оролдож байна. Харамсалтай нь энэ хоёр тохиолдолд үр дүн гарахгүй байна.

Франкфуртын их сургуулийн профессор Сабин Хоссенфелдер хэлэхдээ "LHC зөвхөн Хиггс бозоныг олсон бөгөөд өөр юу ч байхгүй энэ хувилбарыг "хар дарсан зүүдний хувилбар" гэж нэрлэх болсон." "Шинэ физикийн шинж тэмдэг илрээгүй нь надад ямар нэг зүйл буруу байна гэсэн хоёрдмол утгагүй дохио болж байна." Бусад эрдэмтэд ч энэ дохиог хүлээн авсан. LHC болон бусад хэрэгслийг ашиглан харанхуй материйн ул мөрийг хайж олох сөрөг үр дүн нийтлэгдсэний дараа түүний мөн чанарын талаархи өөр таамаглалуудын сонирхол нэмэгдэж байна. Эдгээр шийдлүүдийн зарим нь Бразилийн багт наадамаас ч илүү чамин харагддаг.

Олон тооны нүхнүүд

Хэрэв WIMP байхгүй бол яах вэ? Хэрэв харанхуй матери бол бидний харж чадахгүй байгаа материал боловч түүний таталцлын нөлөөг хардаг бол тэдгээр нь зүгээр л хар нүх юм болов уу? Онолын хувьд, орчлон ертөнцийн хувьслын хамгийн эхний үе шатанд тэдгээр нь үхсэн аварга оддоос биш, харин улайсдаг орон зайг дүүргэсэн хэт нягт, халуун материйн нуралтын үр дүнд асар их хэмжээгээр үүсч болох байсан. Нэг асуудал: өнөөг хүртэл нэг ч анхны хар нүх олдоогүй бөгөөд тэдгээр нь хэзээ ч байсан эсэх нь тодорхойгүй байна. Гэсэн хэдий ч энэ дүрд тохирох бусад хар нүхнүүд Орчлон ертөнцөд хангалттай бий.

Вояжер 1 алсын сансрын датчикийг ажиглахад Хокингийн цацрагийн ул мөр илрээгүй бөгөөд энэ нь микроскопийн хэмжээтэй анхны хар нүхнүүд гарч ирснийг илтгэж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь ижил төстэй том объектууд байхыг үгүйсгэхгүй.2015 оноос хойш LIGO интерферометр нь 11 таталцлын долгионыг бүртгэсэн бөгөөд тэдгээрийн 10 нь хэдэн арван нарны масстай хос хар нүхнүүдийн нэгдлээс үүдэлтэй. Энэ нь өөрөө маш гэнэтийн зүйл, учир нь ийм биетүүд хэт шинэ одны дэлбэрэлтийн үр дүнд үүсдэг бөгөөд нас барсан од энэ үйл явцад массынхаа ихэнх хэсгийг алддаг. Нэгдсэн нүхний урьдал одод нь үнэхээр циклоп хэмжээтэй одод байсан бөгөөд энэ нь Орчлон ертөнцөд удаан хугацаанд төрөх ёсгүй байв. Өөр нэг асуудал нь тэдний хоёртын системийг бий болгосноор үүсдэг. Суперновагийн дэлбэрэлт бол маш хүчтэй үйл явдал бөгөөд ойрын аливаа объектыг хол хаях болно. Өөрөөр хэлбэл, LIGO объектуудаас таталцлын долгионыг илрүүлсэн бөгөөд гадаад төрх нь нууц хэвээр байна.

2018 оны сүүлээр Гринвичийн Шинжлэх ухаан, технологийн хүрээлэнгийн астрофизикч Николай Горкави, Нобелийн шагналт Жон Матер нар ийм объект руу хандсан байна. Тэдний тооцоолол нь хэдэн арван нарны масстай хар нүхнүүд нь галактикийн гэрэлт цагираг үүсгэх боломжтойг харуулсан бөгөөд энэ нь ажиглалт хийхэд бараг үл үзэгдэх бөгөөд үүний зэрэгцээ галактикийн бүтэц, хөдөлгөөний бүх онцлог шинж чанарыг бий болгодог. Ийм том хар нүхнүүд шаардлагатай тооны галактикийн алслагдсан захад хаанаас ирдэг юм шиг санагдаж байна уу? Эцсийн эцэст асар том оддын дийлэнх нь төв рүү ойртож төрж, үхдэг. Горкави, Матер хоёрын өгсөн хариулт бараг итгэмээргүй юм: эдгээр хар нүхнүүд "ирээгүй" бөгөөд тодорхой утгаараа орчлон ертөнц үүссэн цагаас хойш үргэлж оршсоор ирсэн. Эдгээр нь дэлхийн тэлэлт, агшилтын төгсгөлгүй дарааллаар өмнөх мөчлөгийн үлдэгдэл юм.

Хатуу шугам нь оддын тойрог замын бодит хурд, галактикийн төвийг тойрон эргэлддэг хийн хурдыг харуулж байна; цэгтэй - харанхуй материйн нөлөө байхгүй үед хүлээгдэж буй.

Дахин төрөх үеийн дурсгалууд

Ерөнхийдөө Big Bounce нь сансар огторгуйн хувьслын бусад олон таамаглалтай ижил түвшинд байгаа боловч нотлогдоогүй сансар судлалын шинэ загвар биш юм. Орчлон ертөнцийн амьдралд тэлэх үеүүд нь агшилт, "Их сүйрэл" -ээр солигдож, шинэ үсрэлт-тэсрэлт, дараагийн үеийн ертөнц үүсэх боломжтой байж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч шинэ загварт эдгээр мөчлөгийг хар нүхнүүд гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь харанхуй матери болон харанхуй энергийн үүрэг гүйцэтгэдэг - манай ертөнцийн хурдацтай тэлэлтэд хүргэдэг нууцлаг бодис эсвэл хүч юм.

Бодисыг шингээж, бие биетэйгээ нийлснээр хар нүхнүүд орчлон ертөнцийн нийт массаас илүү их хэмжээгээр хуримтлагддаг гэж үздэг. Энэ нь түүний тэлэлтийг удаашруулж, улмаар агшилтад хүргэх ёстой. Нөгөөтэйгүүр, хар нүхнүүд нэгдэх үед таталцлын долгионы энергийн хамт массын нэлээд хэсэг нь алга болдог. Тиймээс үүссэн нүх нь өмнөх нөхцлүүдийн нийлбэрээс хөнгөн байх болно (жишээлбэл, 36 ба 29 нарны масстай хар нүхнүүд нийлж, зөвхөн "зөвхөн" масстай нүх үүсэх үед LIGO-ийн тэмдэглэсэн анхны таталцлын долгион үүссэн. "62 нарны масс). Тиймээс орчлон ертөнц массаа алдаж, агшиж, улам бүр том хар нүхнүүд, тэр дундаа хамгийн том нь төв болох хар нүхээр дүүрдэг.

Эцэст нь, хар нүхнүүд удаан хугацааны дараалсан нэгдлийн дараа Орчлон ертөнцийн массын нэлээд хэсэг нь таталцлын долгион хэлбэрээр "алдагдах" үед бүх чиглэлд тархаж эхэлнэ. Гаднаас нь харахад энэ нь тэсрэлт шиг харагдах болно - Big Bang. Сонгодог Big Rebound зургаас ялгаатай нь өмнөх ертөнцийг бүрэн устгах нь ийм загварт тохиолддоггүй бөгөөд шинэ Ертөнц нь зарим объектыг эцэг эхээс шууд өвлөн авдаг. Юуны өмнө эдгээр нь бүгд ижил хар нүхнүүд бөгөөд тэдгээрт дахин гол үүрэг гүйцэтгэхэд бэлэн байдаг - харанхуй бодис, харанхуй энерги хоёулаа.

Агуу өвөө

Тэгвэл энэхүү ер бусын зураг дээр хар матери нь орчлон ертөнцөөс удамшсан том хар нүхнүүд болж хувирав. Гэхдээ бид ийм ертөнц бүрт үхэхийнхээ өмнөхөн үүсч, дараагийнх нь хэвээр байх ёстой "төв" хар нүхний тухай мартаж болохгүй. Астрофизикчдийн хийсэн тооцоолол нь бидний өнөөгийн сансарт түүний масс нь гайхалтай 6 х 1051 кг, бүх барионы массын 1/20-д хүрч, тасралтгүй нэмэгдэж байгааг харуулж байна. Түүний өсөлт нь орон зай-цаг хугацааны илүү хурдацтай тэлэлтэд хүргэж, орчлон ертөнцийн хурдацтай тэлэлтээр илэрч болно.

Мэдээжийн хэрэг, ийм циклопын масс байгаа нь орчлон ертөнцийн том хэмжээний бүтцэд мэдэгдэхүйц жигд бус байдал үүсэхэд хүргэх ёстой. Ийм нэг төрлийн бус байдалд нэр дэвшигч аль хэдийн бий болсон - одон орны бузар муугийн тэнхлэг. Эдгээр нь харьцангуй сул, гэхдээ Орчлон ертөнцийн анизотропийн маш түгшүүртэй шинж тэмдэг бөгөөд үүнд хамгийн том масштабаар илэрдэг бүтэц бөгөөд Их тэсрэлт болон түүний дараа болсон бүх зүйлийн талаархи сонгодог үзэл бодолтой огтхон ч нийцдэггүй.

Замын хажуугаар чамин таамаглал нь одон орны өөр нэг оньсого - хэт том хар нүхнүүдийн гэнэтийн эрт гарч ирэх асуудлыг шийддэг. Ийм объектууд нь томоохон галактикуудын төвд байрладаг бөгөөд үл мэдэгдэх арга замаар орчлон ертөнц оршин тогтнох эхний 1-2 тэрбум жилийн хугацаанд хэдэн сая, тэр ч байтугай хэдэн тэрбум нарны масстай болж чадсан юм. Тэд зарчмын хувьд ийм их агуулгыг хаанаас олж чадах нь тодорхойгүй, тэр ч байтугай хэзээ үүнийг шингээж авах цаг гарах нь тодорхойгүй байна. Гэхдээ "удамшсан" хар нүхтэй санааны хүрээнд эдгээр асуултуудыг арилгасан, учир нь тэдний үр хөврөл өнгөрсөн орчлон ертөнцөөс бидэнд хүрч ирж магадгүй юм.

Горкавийн үрэлгэн таамаглал нь зөвхөн таамаг төдий хэвээр байгаа нь харамсалтай. Энэ нь бүрэн онол болохын тулд түүний таамаглал нь ажиглалтын өгөгдөлтэй давхцах шаардлагатай бөгөөд уламжлалт загвараар тайлбарлах боломжгүй юм. Мэдээжийн хэрэг, ирээдүйн судалгаа нь гайхалтай тооцооллыг бодит байдалтай харьцуулах боломжийг олгоно, гэхдээ энэ нь ойрын ирээдүйд тохиолдохгүй нь ойлгомжтой. Тиймээс харанхуй бодис хаана нуугдаж, харанхуй энерги гэж юу вэ гэсэн асуулт хариултгүй хэвээр байна.