Aš pirmasis prisipažinsiu, kad nesuprantame tamsiosios materijos. Pavyzdžiui, pažvelgę į galaktiką ir suskaičiavę visus karštus žėrinčius bitus, pavyzdžiui, žvaigždes, dujas ir dulkes, gauname tam tikrą masę. Kai išvis naudojame kokią nors kitą techniką masei išmatuoti, gauname daug didesnį skaičių. Taigi natūrali išvada yra ta, kad ne visa Visatoje esanti medžiaga yra karšta ir švytinti. Galbūt kai kurie, jei žinai, tamsūs.
Bet laikykis. Pirmiausia turėtume patikrinti savo matematiką. Ar mes tikri, kad klystame ne tik kai kurie fizikai?
Informacija apie tamsiąsias medžiagas
Pagrindinis tamsiosios medžiagos dėlionės kūrinys (nors tikrai ne vienintelis ir tai bus svarbu vėliau straipsnyje) yra vadinamasis galaktikų sukimosi kreivių pavidalas. Stebėdami žvaigždžių ratus besisukant aplink jų galaktikų centrą, visos teisės, esančios toliau nuo centro, turėtų judėti lėčiau nei arčiau centro esančios. Taip yra todėl, kad didžioji dalis galaktikos masės yra įsiterpusi į šerdį, o atokiausios žvaigždės yra toli nuo visų tų daiktų, o paprastu Niutono gravitacijos būdu jos turėtų sekti lėtai tingias orbitas.
Bet jie to nedaro.
Vietoj to, tolimiausios žvaigždės orbita skrieja taip pat greitai, kaip jų miesto pusbroliai.
Kadangi tai yra gravitacijos žaidimas, yra tik dvi galimybės. Arba mes suklystame sunkiai, arba yra papildomų nematomų dalykų, mirkdančių kiekvieną galaktiką. Ir kiek mes galime pasakyti, mes gauname gravitaciją labai, labai teisingai (tai yra dar vienas straipsnis), taigi, bumas: tamsiosios medžiagos. Kažkas sulaiko šias laisvai besisukančias žvaigždes įstrigusius jų galaktikų viduje, kitaip jos būtų išlindusios kaip nekontroliuojamos linksmybės prieš milijonus metų; ergo, yra daugybė dalykų, kurių tiesiogiai nematome, bet galime netiesiogiai aptikti.
Sunkumas
O kas, jei tai nėra vien tik gravitacijos žaidimas? Galų gale yra keturios pagrindinės gamtos jėgos: stipri branduolinė, silpna branduolinė, sunkio jėgos ir elektromagnetizmas. Ar kas nors iš jų gali žaisti šį puikų žaidimą?
Stiprus branduolinis branduolys veikia tik nuo mažyčių, turinčių mažametę subtilų skalę, taigi jis yra netinkamas. Ir niekam nerūpi silpnas branduolys, išskyrus tam tikrus retus skilimus ir sąveiką, todėl galime tai nustoti ir į šoną. Ir elektromagnetizmas ... Na, aišku, radiacija ir magnetiniai laukai vaidina svarbų vaidmenį galaktikos gyvenime, tačiau radiacija visada išstumia į išorę (taigi, akivaizdu, kad tai nepadės išlaikyti greitai judančių žvaigždžių.), O galaktikos magnetiniai laukai yra neįtikėtinai silpni (ne stipresni nei milijonas paties Žemės magnetinio lauko). Taigi ... niekur, tiesa?
Kaip ir viskas fizikoje, yra ir slaptas išeitis. Kiek mes galime pasakyti, fotonas - pačios elektromagnetinės jėgos nešiklis - yra visiškai be masės. Bet stebėjimai yra stebėjimai, o moksle nėra žinoma nieko, o pagal dabartinius vertinimus fotono masė yra ne didesnė kaip 2 x 10.-24 elektrono masė. Forall ketinimai ir tikslai, tai iš esmės yra nulis beveik visiems, kas rūpi. Bet jei fotonas daroJei turite masę, net ir žemiau šios ribos, ji gali padaryti keletą juokingų dalykų visatai.
Kadangi fotone yra masė, Maksvelo lygtys, kaip mes suprantame elektrą, magnetizmą ir radiaciją, įgauna modifikuotą pavidalą. Matematikoje atsiranda papildomų terminų ir formuojasi nauja sąveika.
Ar galite tai jausti?
Naujos sąveikos yra pakankamai sudėtingos ir priklauso nuo konkretaus scenarijaus. Galaktikų atveju silpnas jų magnetinis laukas prasideda tam, kad jaustųsi kažkas ypatinga. Dėl susivėlusių ir susuktų magnetinių laukų įsisenėjimo, masyvių fotonų buvimas keičia „Maxwell“ lygtis tiesiog tinkama linkme pridėti naują patrauklią jėgą, kuri kai kuriais atvejais gali būti stipresnė nei vien tik gravitacija.
Kitaip tariant, naujoji elektromagnetinė jėga gali išlaikyti greitai besisukančias žvaigždes, kurios visiškai atitolsta nuo tamsiosios medžiagos poreikio.
Bet tai nėra lengva. Magnetiniai laukai sriegis tarp žvaigždžių žvaigždžių galaktikos, o ne pačios žvaigždės. Taigi ši jėga negali tiesiogiai traukti žvaigždžių. Vietoj to, jėga turi pranešti gaujoms, ir kažkodėl dujos turi pranešti žvaigždėms, kad yra naujas šerifo miestelis.
Masyvių, trumpaamžių žvaigždžių atveju tai yra gana paprasta. Dujos pačios plaka aplink galaktikos branduolį didžiausiu greičiu, sudaro žvaigždę, žvaigždė gyvena, žvaigždė miršta, o likučiai grįžta į dujas pakankamai greitai, kad visais tikslais ir tikslais tos žvaigždės imituotų dujų judėjimą, suteikdamos mums reikiamų sukimosi kreivių.
Didelė bėda mažosiose žvaigždėse
Tačiau mažos, ilgaamžės žvaigždės yra dar vienas žvėris. Jie atsieja nuo dujų, kurios jas suformavo, ir gyvena savo gyvenimą, daug kartų rodydami aplink galaktikos centrą, prieš jiems pasibaigiant. Ir kadangi jie nejaučia keistos naujos elektromagnetinės jėgos, jie turėtų tiesiog nutolti nuo savo galaktikų, nes niekas jų nelaiko.
Iš tikrųjų, jei šis scenarijus būtų tikslus ir masyvūs fotonai galėtų pakeisti tamsiąją medžiagą, mūsų pačių saulė neturėtų būti ten, kur yra šiandien.
Be to, turime labai svarią priežastį manyti, kad fotonai yra beveidžiai. Žinoma, Maksvelo lygtys gali būti labai nerūpi, tačiau ypatinga reliatyvumo ir kvantinio lauko teorija tikrai tai daro. Jūs pradedate jaudintis su fotonų mase ir turite daug aiškinti, ką reikia padaryti, mister.
Be to, vien todėl, kad visi mėgsta galaktikų sukimosi kreives, dar nereiškia, kad jie yra vienintelis mūsų kelias į tamsiąją medžiagą. Galaktikos klasterių stebėjimai, gravitacinis lęšis, struktūros augimas Visatoje ir net kosminės mikrobangos fonas rodo tam tikro nematomo komponento mūsų visatos kryptimi.
Net jei fotonas turėjo masę ir kažkaip sugebėjo paaiškinti visi Žvaigždės galaktikoje, ne tik masyviosios, negalėtų paaiškinti daugybės kitų stebėjimų (pvz., kaip nauja elektromagnetinė jėga galėtų paaiškinti gravitacinį šviesos lenkimą aplink galaktikų sankaupą? Tai nėra retorinis klausimas - negali). Kitaip tariant, net kosmose, užpildytose didžiuliais fotonais, mums vis tiek reikia ir tamsiosios medžiagos.
Galite perskaityti žurnalo straipsnį čia.
