ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?

јвтор:
kaa
ѕечать
дата:
5 апрел€ 2016 01:34
ѕросмотров:
1910
 омментариев:
4
ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


√овор€т, что темной материи больше всего во ¬селенной (если говорить о материи вообще). » все же в повседневной жизни мы с ней практически не сталкиваемс€...


ћы знаем —олнце - самый массивный объект в —олнечной системе - оно состоит из обычной материи (протонов, нейтронов и электронов), но есть еще масса других источников, включа€ планеты, газ, пыль, плазму и останки звезд. “емной материи среди них нет - и даже —тандартна€ модель не описывает ее частиц.  онечно, темна€ матери€ - не единственный вариант объ€снить наблюдаемые гравитационные €влени€ во ¬селенной. ƒругой вариант - модифицировать теорию гравитации, что пытались сделать уже очень многие. Ќа этой почве выросла иде€ ћодифицированной Ќьютоновской ƒинамики (MOND) и другие теории, которые пока €вл€ютс€ попул€рными альтернативами темной материи.

„тобы с чего-то начать, нам нужно вернутьс€ в 1800-е годы и поговорить о проблеме, котора€ существовала задолго до "пропавшей массы" (или "пропавшего света"), которую пытаютс€ решить темна€ матери€ и MOND: проблеме ”рана и ћеркури€. «акон всемирного т€готени€, выдвинутый Ќьютоном еще в 1600-е годы, был неверо€тно успешным в описании всего - насколько нам известно - к чему примен€лс€. ќт движени€ снар€дов до кат€щихс€ объектов; от веса объектов до тикань€ ма€тниковых часов; от плавучести лодки до орбиты Ћуны вокруг «емли, сила т€жести Ќьютона никогда не подводила.

“ри закона  еплера, особый случай гравитационной формулы Ќьютона, примен€лс€ ко всем известным планетам в одинаковой степени:

- ѕланеты двигаютс€ по эллипсам с —олнцем в одном из фокусов.

-  ажда€ планета движетс€ в плоскости, проход€щей через центр —олнца, причЄм за равные промежутки времени радиус-вектор, соедин€ющий —олнце и планету, описывает равные площади.

-  вадраты периодов обращени€ планет вокруг —олнца относ€тс€ как кубы больших полуосей орбит планет.

ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


»звестные внутренние и внешние миры все подчин€лись этим законам, так что никаких отклонений не вы€вл€ли сотни лет. Ќо с открытием ”рана в 1781 году что-то изменилось. ¬ то врем€ как последн€€ из открытых планет двигалась по эллипсу вокруг —олнца, она двигалась с неправильной скоростью, если сравнивать с предсказанной законами т€готени€.

¬ первые 20 лет с момента открыти€ она двигалась быстрее, каждую ночь и каждый год, чем предписывали законы. ¬ течение следующих 20-25 лет планета двигалась в точном соответствии законам. Ќо потом замедл€лась, и скорость падала ниже прогнозируемой.

ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


Ѕыла ли ошибка в законе т€готени€? ¬озможно. Ќо также возможно, что было немного больше материи - чего-то невидимого, темной материи - котора€ оказывала вли€ние на ”ран, вызыва€ нарушени€ в его орбите. Ёто уже больше похоже на правду. ѕосле теоретический войны между ”рбеном Ћеверье и ƒжоном  оучем јдамсом, которые работали независимо и делали прогнозы относительно местоположени€ новой планеты, прогнозы Ћеверье подтвердил »оганн √алле и его помощник √енрих д'јрре 23 сент€бр€ 1846 года. Ѕыла обнаружена планета Ќептун, первый объект, существование которого было выведено по эффектам, оказываемым его массой: гравитационным вли€нием.

— другой стороны, внутренн€€ планета ћеркурий - благодар€ увеличению точности наблюдений и в сочетании с вековыми данными - начала демонстрировать еще более странное нарушение законов гравитации. ≈сли законы  еплера предсказывали, что планеты должны двигатьс€ по идеальным эллипсам с —олнцем в одном из фокусов, то при условии, что нет других масс, нарушающих или оказывающих вли€ние на систему. Ќо масс вокруг нет, а ћеркурий не движетс€ по идеальному эллипсу. ≈го эллипс прецессирует с течением времени.

ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


»спользу€ законы т€готени€ Ќьютона, мы могли бы учесть вли€ние всех известных планет (в том числе и Ќептуна). ѕроделав все это, мы обнаружили бы, что остаетс€ небольшое расхождение между предсказанным и наблюдаемым. Ќо это не было случайностью.

 аким же будет объ€снение на этот раз? —в€зана ли эта нова€ невидима€ масса с недрами ћеркури€? »ли же реальна€ проблема закралась в закон гравитации? ќсновательные поиски ответа на этот вопрос привели к новой теоретической планете ¬улкан, котора€ должна была быть ближе к —олнцу, чем все остальные. Ќо никакого ¬улкана не нашли. –ешение пришло в 1915 году, когда Ёйнштейн изложил свою общую теорию относительности.

ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


“еперь промотаем врем€ до 1970-х годов - до р€да научных наблюдений ¬еры –убин. ћы наблюдаем отдельные галактики - в частности, галактики "с ребра" - и измер€ем их профили скорости. ћы смотрим на одну сторону галактики и видим, что она движетс€ по направлению к нам (по синему смещению), смотрим на другую - она удал€етс€ от нас (по красному смещению), и так определ€ем вращение галактики. „его мы от них ждем? ѕодобно нашей —олнечной системе, внутренние звезды должны вращатьс€ быстрее, и чем дальше от центра, тем ниже должна быть скорость. Ќо это не то, что мы находим.

¬место этого скорость вращени€ каждой отдельной галактики остаетс€ посто€нной вне зависимости от дистанции. ѕочему? ќп€ть же, есть два варианта: либо законы гравитации требуют улучшени€, либо мы должны предположить существование невидимой лишней массы.

явление MOND впервые подметил ћоти ћилгром в 1981 году, который заметил, что если мы изменили бы закон т€готени€ при очень малых ускорени€х - что-то вроде долей нанометра в секунду в квадрате - мы могли бы объ€снить эти ротационные кривые.  роме того, та же модификаци€, одна-единственна€ и последовательна€, могла бы объ€снить вращение всех галактик, от самых малых до самых больших. MOND до сих пор это делает, и делает хорошо.

ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


“емна€ матери€, с другой стороны, предполагает, что в дополнение к обычным частицам —тандартной модели и обычной материи из Ђпротонов, нейтронов и электроновї, которые составл€ют почти все, что мы знаем, существует новый тип материи. „тобы объ€снить вращательный феномен, предложили ввести большое гало материи, котора€ не взаимодействует со светом, но и не слипаетс€, и не взаимодействует с обычной материей, кроме как гравитационно. “акой была иде€ темной материи.

“емна€ матери€ может объ€снить эти ротационные кривые, но делает это не так хорошо, как MOND. „исленное моделирование дл€ гало, которые производ€т даже самые простые модели темной материи, не соответствует наблюдени€м; гало слишком "сбитые" в центре и слишком "пушистые" на окраине. (— технической точки зрени€ они кажутс€ более изотермическими, чем ожидаетс€).  ороче, поначалу MOND была €вным лидером.

Ќо там, дальше, началась цела€ ¬селенна€.  огда вы предлагаете новую теорию, чтобы заменить старую - как обща€ теори€ относительности заменила законы Ќьютона, - ваша теори€ должна удовлетворить три принципа:

- ќна должна воспроизвести весь успех предыдущей лидирующей теории.

- ќна должна успешно объ€снить новое €вление (или €влени€), ради которого создавалась.

- » она должна сделать новые предсказани€, которые будут экспериментально или наблюдательно проверены, подтверждены или опровергнуты, чтобы это было уникально дл€ новой теории.

ћы говорим обо всех успехах предыдущей ведущей теории, а они многочисленны.

ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


≈сть гравитационное искривление звездного света массой, сильное и слабое гравитационное линзирование. ≈сть эффект Ўапиро. ≈сть гравитационное замедление времени и гравитационное красное смещение. ≈сть концепци€ Ѕольшого ¬зрыва и концепци€ расшир€ющейс€ ¬селенной. ≈сть движени€ галактик внутри скоплений и кластеризаци€ самих галактик на самых больших масштабах.

¬ случае со всеми этими примерами - всеми - MOND терпит сокрушительное поражение, либо не предлага€ никаких прогнозов, либо дела€ прогнозы, которые вступают в удручающее противоречие с имеющимис€ данными. ¬ы можете справедливо заметить, что MOND никогда не собиралась быть полной теорией, а скорее описанием одного €влени€, которое может привести к более полной теории. ћногие люди работают над расширением MOND, которое могло бы объ€снить эти наблюдени€, но пока безуспешно.

Ќо если вы продолжите закон гравитации Ёйнштейна и просто добавите новый ингредиент, холодную темную материю, вы можете объ€снить все, включа€ и некоторые новые необычные нюансы.

¬ы можете объ€снить картину кластеризации, котора€ наблюдаетс€ в крупномасштабной структуре ¬селенной, если у вас будет в п€ть раз больше темной материи, чем обычной.

» что особенно впечатл€ет, вы можете сделать совершенно новое предсказание: когда сталкиваетс€ два скоплени€ галактик, газ в них нагреваетс€, замедл€етс€ и излучает рентгеновские лучи, тогда как масса, которую мы видим с помощью гравитационного линзировани€, следует за темной материей и подмен€етс€ рентгеновскими лучами. Ёто новое предсказание было подтверждено экспериментально и держитс€ уже дес€ть лет, €вл€€ собой непр€мое подтверждение существовани€ темной материи.

ћожет ли темна€ матери€ вовсе не существовать?


” MOND есть преимущество: она объ€сн€ет кривые вращени€ галактик лучше, чем темна€ матери€. Ќо это не физическа€ теори€ и она не соответствует полному набору наблюдений, которые мы имеем. “емна€ матери€ существует - по крайней мере в теории - поскольку она дает нам все ту же ¬селенную, последовательную, без каких-либо модификаций.

Ќо в насто€щее врем€ неудачи MOND, космологические, став€т ее ниже темной материи. ѕусть воспроизведет все успехи ќ“ќ, объ€снит новые €влени€, сделает прогнозы, которые можно будет подтвердить - и ученые несомненно обрат€тс€ в новую веру. ¬едь они хорошие ученые.

2 не понравилс€
18 понравилс€ пост
 
Ќезарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 

 
 
 
 

 омментарии

 
 

 
 
 
Vizion
ƒата:
(5 апрел€ 2016 05:03)
#1
ƒа нету никакой тЄмной материи.
“омска€ область > —еверск [ссылка]
3 / 5
 
 
 
 
 
 
макаренко
ƒата:
(5 апрел€ 2016 09:20)
#2
 аепец, а еще и темна€ энерги€ есть, которой в 3 раза больше чем темной материи, поэтому необходимо вводить модифицированную ньютоновскую динамику актуализированную (MONDA).
“омск [ссылка]
4 / 1
 
 
 
 
 
 
∆орик ¬артанов
ƒата:
(5 апрел€ 2016 09:42)
#3
÷итата: макаренко
 аепец, а еще и темна€ энерги€ есть, которой в 3 раза больше чем темной материи, поэтому необходимо вводить модифицированную ньютоновскую динамику актуализированную (MONDA).

ћонда? lol
“омск [ссылка]
4 / 0
 
 
 
 
 
 
ulitka131
ƒата:
(5 апрел€ 2016 22:01)
#4
ј что если гравитаци€ темной материи - это масса неизвестных черных дыр?
“омск [ссылка]
0 / 0
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

»нформаци€

 
 
 
 
 
 
 
 
 

ќставл€ть свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
ѕожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. “акже вы можете войти на сайт, использу€ существующий профиль в социальных сет€х (¬контакте, ќдноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Ќаверх