A matéria escura — "aliens" para астрофизиков?

Com todo o nosso entendimento das leis da física e o sucesso do modelo Padrão e a teoria geral da relatividade, no Universo, há uma série de fenômenos observados, que não consigo explicar. O universo é cheio de mistérios, a partir da formação de estrelas e terminando высокоэнергетическими raios cósmicos. Apesar de poucos, estamos descobrindo o espaço, nós ainda não sabemos de tudo. Por exemplo, sabemos que a matéria escura existe, mas não sabemos quais são as suas propriedades. Será que isso significa que devemos atribuir a manifestação da matéria escura para todos os efeitos desconhecidos?

Enigmas sobre o assunto da matéria escura, tanto quanto e provas de sua existência. Mas culpar a matéria escura em todos os misteriosas manifestações do espaço não apenas míope, mas e o errado. Isso acontece quando os cientistas faltam boas ideias.

Duas brilhantes grandes galáxia no centro do aglomerado de Coma, cada um mais de um milhão de anos-luz de tamanho. A galáxia na periferia apontam para a existência de um grande halo de matéria escura em toda a tropa.

A matéria Escura existe, no Universo, em toda a parte. A primeira vez que ela foi na década de 1930, para explicar o movimento rápido individuais de galáxias em aglomerados galácticos. Isto acontecia porque toda a matéria comum — a substância, que é composto de prótons, nêutrons e elétrons — é insuficiente para explicar o número total de gravidade. Aqui estão as estrelas, planetas, gases, poeira, межзвездная e межгалактическая plasma, buracos negros e tudo o mais que podemos medir. Linha de evidências que suportem a matéria escura, são abundantes e convincentes, como observa o físico Ethan Siegel.

A matéria Escura é necessária para explicar o:

• rotacional de propriedades individuais de galáxias,
• a formação das galáxias de tamanhos diferentes, do gigante elíptica até do tamanho de galáxias, a via Láctea e pequenas anão de galáxias perto de nós,
• a interação entre pares de galáxias,
• propriedades de aglomerados de galáxias e aglomerados galácticos em grande escala,
• espacial da rede, incluindo o seu нитевидную estrutura,
• gama de flutuações cósmica de microondas de fundo,
• observados efeitos de lente gravitacional distantes das massas,
• observada a separação entre os efeitos da gravidade e presença de matéria comum em colisões de aglomerados galácticos.

, E em pequena escala individual de galáxias, e em todo o Universo, a matéria escura é necessária.

Se você colocar tudo isso no contexto do resto da cosmologia, acreditamos que cada galáxia, incluindo a nossa própria, contém uma enorme difusa halo de matéria escura ao redor dela. Ao contrário das estrelas, poeira e gás em nossa galáxia, que estão em sua maior parte em disco, um halo de matéria escura deve ser esférica, porque ao contrário do que o normal (com base em átomos) de matéria, a matéria escura não "é achatado", quando você aperta a sua. Também a matéria escura deve ser mais denso do que os centro galáctico e estender-se dez vezes mais do que as estrelas galáxia. Finalmente, devem ser pequenos aglomerados de matéria escura em cada um halo.

Para reproduzir um conjunto completo de observações, listados acima, bem como outros, a matéria escura não deve ter nenhuma propriedades, com exceção do seguinte: ela deve ter uma massa; ela deve se comunicar da; ela deve mover-se lentamente da relatividade da velocidade da luz; ele não deve muito de interagir por meio de outras forças. Tudo. Quaisquer outras interações altamente limitados, mas não são excluídos.

Por isso mesmo, sempre que é feita астрофизическое fiscalização com o excesso de rotina de uma partícula de um determinado tipo de fótons, позитронов, антипротонов — as pessoas a primeira coisa a dizer sobre a matéria escura?

No início desta semana, a equipe de cientistas que estuda as fontes de raios gama, ao redor de um pulsar, publicou seus resultados na revista Science. Em seu trabalho eles tentaram entender melhor de onde veio observado o excesso de позитронов. Позитроны, antípodas de elétrons, geralmente nascem de várias maneiras: durante a aceleração normal de partículas bastante altas energias, quando confrontados com outras partículas de substância e com a produção de elétron-позитронных pares pela fórmula de Einstein E = mc². Nós criamos esses casais durante experimentos de física e podemos observar a criação de позитрона астрофизически, diretamente, como quando à procura de raios cósmicos, e, indiretamente, quando a procura energética assinaturas de e-позитронной de aniquilação.

Esses астрофизические позитронные assinaturas se encontram perto do centro galáctico, centrada no ponto de fontes, tais como микроквазары e pulsares, localizados na misteriosa região da nossa galáxia, conhecida como a Grande Annihilator, e na parte difusa do fundo, cuja origem é desconhecida. Uma coisa é certa: nós vemos mais позитронов, que esperamos ver. E já sabem há muito tempo. PAMELA é mediu, "Fermi" é medido, AMS a bordo da ISS é medido. Mais recentemente, o observatório HAWC mediu extremamente alta energia, o Lhc-o nível de raios gama e mostrou que é muito разогнанные partículas, provenientes de um pulsar de nível médio. Mas, infelizmente, isso não é suficiente para explicar o observado excedente позитронов.

Por algum motivo, a partir de cada medição excesso de позитронов, cada um com a supervisão de астрофизического a fonte, que não explica, нарратив move no "nós não podemos explicá-lo, por isso, a culpa, a matéria escura". E isso é ruim, porque existem muitas possíveis астрофизических de fontes, que não exigem nadaexótico, por exemplo:

• produção secundária de позитронов e raios outras partículas
• микроквазары ou algo mais, кормящее buracos negros
• muito jovens ou muito velhos pulsares, магнетары,
• os restos de supernovas.

Esta lista não é definitiva, mas dá alguns exemplos do que poderia criar este excedente.

Muitos trabalham nesta área estão optando por matéria escura, porque é a descoberta, se a matéria escura consome e produz raios gama e partículas de matéria comum. Este seria um cenário de sonho para астрофизиков-caçadores de matéria escura. Mas wishful thinking nunca levou a grandes descobertas. E, embora a matéria escura mais frequentemente do que parece ser a explicação do excesso de позитронов, não é mais provável .

Voltando-se para explicações a Marca Дингус, principal pesquisador HAWC, Ethan Siegel, recebi o seguinte comentário:

"sem Dúvida, há outras fontes de позитронов. Mas позитроны não vão muito longe de suas fontes, e nas proximidades não há muitas fontes. Os dois melhores candidatos foram encontrados HAWC, e agora sabemos o número de позитронов que eles produzem. Sabemos, também, como essas позитроны диффундируют de suas fontes; mais lento do que o esperado. Embora nós confirmaram fontes de позитронов ali perto, descobrimos que позитроны muito lentamente, a sair do seu lugar de origem, e, portanto, não geram excedente позитронов na Terra. Excluindo uma oportunidade, fazemos outras possibilidades mais prováveis. No entanto, isso não significa que позитроны DEVE começar a partir de matéria escura. Não queremos dizer isso."

Muito maravilhoso, que позитроны em dados HAWC explicam apenas 1% позитронов observados em outras experiências, apontando para algo mais como o culpado da celebração. Quando é feita a fiscalização, расходящееся com a nossa tradicional idéias, com excesso de астрофизических позитронов, não se deve excluir que, na verdade, pode ser envolvida, a matéria escura. Mas é muito mais provável que os outros астрофизические processos explicam esses efeitos. Em que a ciência aparece um mistério, todos querem a revolução, mas é mais provável que recebem algo comuns.