Dunkle Materie — «Aliens» für Astrophysiker?

Bei all unserem Verständnis der Gesetze der Physik und die Erfolge des Standardmodells und der Allgemeinen Relativitätstheorie, im Universum gibt es eine Reihe von beobachteten Phänomenen, die nicht erklären. Das Universum ist voller Rätsel, angefangen von STARBURST bis hin zu высокоэнергетическими kosmischen Strahlen. Obwohl wir allmählich entdecken den Weltraum haben wir bisher nicht alles wissen. Zum Beispiel wissen wir, dass dunkle Materie existiert, aber nicht wissen, was Ihre Eigenschaften. Bedeutet dies, dass wir müssen zuzuschreiben Erscheinungsformen der dunklen Materie alle unbekannten Effekte?

Rätsel auf Thema der dunklen Materie so viel und Beweise für Ihre Existenz. Aber die Schuld für die dunkle Materie in allen geheimnisvollen Erscheinungen des Kosmos nicht nur kurzsichtig, sondern auch falsch. So ist es, wenn Wissenschaftler gute Ideen versiegen.

Zwei helle große Galaxie in der Mitte der Ansammlung von Coma, die jeweils mehr als eine Million Lichtjahre in der Größe. Galaxie am Rande weisen auf die Existenz eines großen Halos der dunklen Materie auf der ganzen Ansammlung von.

Dunkle Materie gibt es im Universum überall. Zum ersten mal wandte sich zu Ihr in den 1930er Jahren zu erklären, die schnelle Bewegung der einzelnen Galaxien im galaktischen Cluster. Dies geschah, weil die ganzen normalen Materie — Materie, die aus Protonen, Neutronen und Elektronen, reicht nicht aus, um zu erklären, die Gesamtzahl der Schwerkraft. Hierzu zählen Sterne, Planeten, Gas, Staub, interstellaren und intergalaktischen Plasma, schwarze Löcher und alles andere, was wir Messen können. Linie Beweise, die die dunkle Materie, sind zahlreich und überzeugend, wie sagte der Physiker Ethan Siegel.

Dunkle Materie ist erforderlich für die Erklärung:

• rotatorische Eigenschaften der einzelnen Galaxien,
• Bildung von Galaxien in verschiedenen Größen, vom riesigen elliptischen Galaxien bis mit der Größe der Milchstraße und der kleinen zwerggalaxien in der Nähe von uns,
• Interaktion zwischen Paaren von Galaxien,
• Eigenschaften von Galaxienhaufen und galaktischen Sternhaufen im großen Maßstab
• Space-Netzwerk, einschließlich Ihrer нитевидную Struktur
• Spektrum der Fluktuationen der kosmischen Mikrowellen-hintergrund,
• die beobachteten Effekte von gravitationslinsen Fernen Massen,
• beobachtende Trennung zwischen den Effekten der Schwerkraft und der Präsenz der gewöhnlichen Materie in der galaktischen Kollisionen Clustern.

Auch im kleinen Maßstab der einzelnen Galaxien, und im gesamten Universum dunkle Materie ist erforderlich.

Wenn Sie all dies in den Kontext der übrigen kosmologie, glauben wir, dass jede Galaxis, einschließlich unserer eigenen, enthält massive diffuse Halos der dunklen Materie, der Sie umgebenden. Im Gegensatz zu den Sternen, Gas und Staub in unserer Galaxie, die sich zum größten Teil in der Scheibe, Halo der dunklen Materie muss kugelförmig, da im Gegensatz zu den üblichen (basierend auf den Atomen) die Materie, die dunkle Materie nicht «abgeflacht», wenn Sie quetschen. Auch die dunkle Materie sollte dichter an das Galaktische Zentrum und Strecken zehn mal weiter als die Sterne der Galaxie. Schließlich müssen die kleinen Klumpen dunkler Materie in jedem Halo.

Um die Wiedergabe des vollständigen Satz von Beobachtungen, die oben aufgeführten sowie weitere, dunkle Materie sollte nicht besitzen keine Eigenschaften, außer den folgenden: es muss eine Masse; Sie muss gravitativ interagieren; Sie muss sich langsam Relativitätstheorie die Geschwindigkeit des Lichtes; es darf nicht wesentlich interagieren, indem Sie andere Kräfte. Alle. Alle anderen Wechselwirkungen sind stark begrenzt, aber nicht ausgeschlossen.

Warum jedes mal, wenn Sie die астрофизическое Beobachtung mit einem überschuß von normalen Teilchen eines bestimmten Typs — Photonen, Positronen, Antiprotonen — Leute als erstes sagen über die dunkle Materie?

Anfang dieser Woche ein Team von Wissenschaftlern, die Quellen der Gammastrahlung um Pulsare, veröffentlichte seine Ergebnisse in Science. In Ihrer Arbeit versucht Sie besser zu verstehen, Woher der beobachtete uns überschuss an Positronen. Positronen, Elektronen Antipoden, in der Regel entstehen auf mehrere Arten: beim beschleunigen normalen Teilchen bis zu relativ hohen Energien, die bei einer Kollision mit anderen Teilchen des Stoffes und mit der Produktion von Elektron-positronic Paare nach der Formel von Einstein E = mc². Wir schaffen solche Paare im Laufe des physikalischen Experimenten und erstellen können beobachten Positron астрофизически, wie direkt, bei der Suche nach der kosmischen Strahlung, und so indirekt, bei der Suche nach energetischen Signaturen Elektron-Positron-Annihilation.

Diese астрофизические позитронные Signaturen sind in der Nähe des galaktischen Zentrums, ausgerichtet auf Punktquellen, wie микроквазары und Pulsare, die sich in eine geheimnisvolle Region unserer Galaxie, bekannt als der Große Vernichter, und zum Teil diffusen hintergrund, dessen Ursprung unbekannt. Eines ist sicher: wir sehen mehr Positronen als erwartet zu sehen. Und darüber ist seit langem bekannt. PAMELA ist ein Maß, «Fermi» ist ein Maß, AMS an Bord der ISS ist gemessen. Vor kurzem Observatorium HAWC Maß extrem energiereiche, ТэВ-Level-Gamma-Strahlen und zeigte, dass es stark разогнанные Partikel, die von Pulsare in der mittleren Ebene. Aber leider reicht das nicht, um zu erklären, die beobachtete überschuss von Positronen.

Aus irgendeinem Grund mit jeder Messung des überschüssigen Positronen, die mit jeder Aufsicht астрофизического Quelle, die es nicht erklärt, narrativ fließt in «wir können ihn nicht erklären, weshalb die Schuld für die dunkle Materie». Und das ist schlecht, denn es gibt viele mögliche astrophysikalische Quellen, die es nicht erfordern, nichtsexotischen, zum Beispiel:

• sekundäre Produktion von Positronen und Gammastrahlen anderen Teilchen,
• микроквазары oder etwas anderes, кормящее schwarze Löcher,
• sehr junge oder sehr alte Pulsare, магнетары,
• die überreste von Supernovae.

Diese Liste ist nicht endgültig, sondern repräsentiert ein paar Beispiele, was hätte das erstellen dieser überschuss.

Viele Berufstätige in diesem Bereich entscheiden sich für dunkle Materie, weil es ein Durchbruch, wenn die dunkle Materie vernichtet und produziert Gamma-Strahlen und Teilchen der gewöhnlichen Materie. Es wäre ein Skript Traum für Astrophysiker-Jäger der dunklen Materie. Aber Wunschdenken nie führte zu den großen Entdeckungen. Und obwohl die dunkle Materie am häufigsten scheint die Erklärung des überschüssigen Positronen, es ist nicht wahrscheinlicher .

Fragen Sie nach Erklärungen zur Marke Дингус, Chef-Forscher HAWC, Ethan Siegel erhielt folgenden Kommentar:

«Zweifellos, es gibt auch andere Quellen von Positronen. Aber Positronen nicht gehen weit von Ihren Quellen, und in der Nähe nicht so viele Quellen. Die beiden besten Kandidaten gefunden wurden HAWC, und jetzt wissen wir die Anzahl der Positronen, die Sie produzieren. Wir wissen auch, wie diese Positronen diffundieren von seinen Quellen; langsamer als erwartet. Obwohl wir bestätigten Quellen von Positronen in der Nähe, wir entdeckten, dass die Positronen sehr langsam Weg von dem Ort seiner Herkunft, und damit nicht schaffen einen überschuss von Positronen auf der Erde. Ohne eine Möglichkeit, wir machen andere Möglichkeiten mehr wahrscheinlich. Allerdings bedeutet dies nicht, dass die Positronen stammen aus der dunklen Materie. Damit meinen wir nicht das».

Sehr bemerkenswert, dass die Positronen in den Daten HAWC erklärt nur 1% der Positronen, die in anderen Experimenten beobachtet, was auf etwas anderes als den Schuldigen der feier. Wann ist die Beobachtung, divergierende mit unseren traditionellen Ideen, wie mit dem überschuss astrophysikalische Positronen, nicht auszuschließen, dass in den Fall verwickelt werden könnte dunkle Materie. Aber es ist viel wahrscheinlicher, dass andere астрофизические Prozesse erklären diese Effekte. Wenn in der Wissenschaft erscheint ein Rätsel, alle wollen die Revolution, aber meist etwas mittelmäßig.