Mi az a sötét anyag és a sötét energia?

[link]

[link]

Sötét anyag: egy olyan anyag, amely gravitációval rendelkezik, de ennél több jellemzőjét nem tudjuk érzékelni. A "sötét" jelző azt érzékelteti, hogy mennyire keveset tudunk róla.

Sötét energia: A világegyetem gyorsuló tágulása miatt következtetnek rá a tudósok. Ha nem lenne, akkor nem gyorsulhatna a világegyetem tágulása. Azt is feltételezik, hogy évmilliárdok múlva a sötét energia szétszakítja egymástól az égitesteket, és egy idő múlva darabjaira hullanak majd szét az univerzumban lévő testek.

>>"A "sötét" jelző azt érzékelteti, hogy mennyire keveset tudunk róla."

Nem, ez badarság. Elsőként Fritz Zwicky asztrofizikus feltevése volt a sötét anyag, a Coma galaxishalmazzal kapcsolatos vizsgálata során, de ez csupán elméleti feltevés volt, amivel mellesleg jóval megelőzte a korát. Majd később Vera Rubin kezdő csillagász volt az, aki meg akarta nézni azt, hogy a csillagok tényleg úgy mozognak-e, mint ahogy azt a fizika törvényei mondják. Azt tapasztalta az Androméda galaxisban, hogy a csillagok rotációs görbéje nem lehal egy idő után, hanem majdhogynem kivízszintesedik. A rotációs görbe a csillagok keringési sebességét adja meg a galaxis centrumától való távolság függvényében, a Kepler törvények értelmében ennek le kéne halnia, ez még sincs így. Ennek két magyarázata lehetett:

1, Hibás a newtoni mechanika, ennek javított verziójában a gravitáció bizonyos skálán nem r^2-el, hanem csak r-rel csökken, az ezt leíró elmélet lett volna a MOND, mint módosított newtoni mechanika. Ez viszont több problémát hozott fel, mint oldott meg, így nem volt túl jó jelölt.

2, Van még valamilyen dolog odakint, amely semmilyen elektromágneses sugárzást nem bocsájt ki, ergo nem világit, tehát nem láthatjuk. Ezt nevezték el sötét anyagnak. EZÉRT sötét anyag a sötét anyag. Semmi köze az elnevezésnek ahhoz, hogy ennyit tudunk róla.

Manapság a kozmológiai modellekben figyelembe veszik a sötét anyag létét és jól is alakulnak így a modellek az időfejlődés során, tehát jó úton vagyunk vele. Tavaly készült el egy nagyszabású numerikus modell, amely nem tudom hány fényévnyi oldalélű kockában modellezi az univerzumot fiatal korától, remekül benne van a sötét anyag és az is jött ki, amit vártunk tőle. A projekt neve Illustris, itt egy videó az eredményről:

https://www.youtube.com/watch?v=n-8gh0X2NKU

Eleinte megfordult a csillagászok, asztrofizikusok fejében, hogy a sötét anyag nem más, mint a kompakt objektumok, mint neutroncsillag, fekete lyuk, fehér törpe, stb. Emiatt több nagyszabású fotometria projekt indult a 90-es évek elején, ezek gyakoriságát mérték fel gravitációs mikrolencsézéssel. Az eredmény az volt, hogy mindenképp ezek teszik ki a hiányzó tömeg egy részét, de az előfordulási gyakoriságuk alapján csak kis százalékát adják a galaxisok hiányzó tömegének, amellyel már magyarázhatóak a rotációs görbék. Így hát mondhatni két nagy részre bomlott a sötét anyag. Amiről eddig beszéltem a barionikus sötét anyag. Azért barionikus, mert barionok, azon belül nukleonok alkotják őket, tehát "hagyományos" részecskék. A másik fajtáját hideg sötét anyagnak, angol rövidítéssel CMD-nek nevezzük. Ez a hagyományosabb értelemben vett sötét anyag. Ez az a dolog, amelyet manapság is kutatunk. Tapasztalatból tudjuk, hogy csak gravitációs kölcsönhatásban vesz részt, másban nem vagy csak nagyon geyengén. A baronikusra lehet ráfogni, hogy kicsit elektromágnesesben is, mivel ők képesek sugározni is. Hogy mi alkotja a CMD-t az kérdéses, vannak jelöltek, ilyenek a WIMP-ek, axionok. Illetve az egyik legvalószínűbb jelölt a neutralínó, amit a neutrínó szupernehéz párja a szuperszimmetria elmélet szerint. Az okok, amiért ő a legvalószínűbb, hogy semleges, stabil és kis tömegű szuperrészecske, tehát olyan, mint amilyet várunk a sötét anyagot felépítő részecskétől, továbbá tömege megegyezik a sötét anyag tömegével az univerzumban, tehát valóban jó jelölt. Valahol itt járunk manapság. Ahogy már fentebb írtam, a numerikus modellek jobban írják le a valóságot, ha figyelembe vesszük, illetve több kutató más irányokban is elkezdett már vizsgálódni a sötét anyaggal. Az év elején volt egy cikk arról, hogy tömeges kihalási hullámot idézz elő a sötét anyag, elég logikusan érvelt a cikk írója, bár pusztán elméleti feltevés a dolog, mégis érdemes lehet elolvasni a cikket, google-ban megtalálod. Tömören ennyi a sötét anyag.

Amiről még nem tudunk semmit, mert nem vagyunk képesek érzékelni. A világegyetem legnagyobb része ilyen.

Amit érzékelünk, talán 4 %