Fandom

Science Wiki

Σκοτεινή Ύλη

63.282pages on
this wiki
Add New Page
Talk1 Share

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Σκοτεινή Ύλη

Dark Matter


DarkEnergy01-goog.jpg

Η υποτιθέμενη ποσόστωση της Σκοτεινής Ύλης στο Σύμπαν

- Είναι μία υποτιθέμενη Φυσική Οντότητα

ΕισαγωγήEdit

Ως "σκοτεινή" θεωρείται η ύλη που συνίσταται από υποθετικά σωματίδια ύλης, άγνωστης σύνθεσης, τα οποία δεν εκλύουν ούτε αντανακλούν Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία ώστε να μπορούν να γίνουν άμεσα ανιχνεύσιμα από τα γνωστά αστρονομικά όργανα παρατήρησης.

Σκοτεινή Ύλη και ΒαρύτηταEdit

Η ύπαρξη της Σκοτεινής Ύλης υποτίθεται ότι προκύπτει από παρατηρούμενα βαρυτικά αποτελέσματα σε ορατή ουράνια ύλη, όπως οι αστέρες και οι γαλαξίες.

Στόχος της υπόθεσης της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης είναι να εξηγήσει διάφορες αστρονομικές παρατηρήσεις που δεν συμφωνούν με τη συνήθη θεωρία για τη βαρύτητα, όπως ανωμαλίες στην ταχύτητα περιστροφής των αστέρων στις παρυφές των γαλαξιών. Η ταχύτητα αυτή είναι μεγαλύτερη από την αναμενόμενη, πράγμα που εξηγείται είτε με την παραδοχή ότι η υπάρχουσα θεωρία για τη βαρύτητα είναι λάθος (πράγμα όμως για το οποίο υπάρχουν πολλά αντίθετα επιχειρήματα) είτε με τη θεώρηση της ύπαρξης μιας μεγάλης ποσότητας μάζας που, προς το παρόν τουλάχιστον, δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε. Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης θα έλυνε ένα πλήθος προβλημάτων συνέπειας στη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

Ωστόσο, ο καθορισμός της φύσης αυτής της ελλείπουσας μάζας του Σύμπαντος είναι ένα από τα πιο περίπλοκα προβλήματα της σύγχρονης κοσμολογίας.

Ποσόστωση της Ύλης του ΣύμπαντοςEdit

Αν η σκοτεινή ύλη υπάρχει, υπερβαίνει σημαντικά σε μάζα το ορατό μέρος του σύμπαντος.

  • Μόνο το 4% της συνολικής μάζας του σύμπαντος μπορεί να γίνει άμεσα ορατό. Αυτή είναι η συνήθης Ύλη που είναι παρατηρήσιμη από τα τηλεσκόπια και τις άλλες ηλεκτρομαγνητικές συσκευές.
  • Περίπου το 23% υπολογίζεται ότι αποτελείται από "Σκοτεινή Ύλη". Δεν είναι παρατηρήσιμο από τις γνωστές συσκευές της αστρονομίας.
  • Το υπόλοιπο 73% αποτελείται από Σκοτεινή Ενέργεια, μία ακόμα πιο παράξενη οντότητα, που βρίσκεται διάχυτη στο Σύμπαν.

Διαφορές στον υπολογισμό της ύλης ΣμήνουςEdit

Όλα ξεκίνησαν το 1933, όταν ο αστρονόμος Fritz Zwicky μελετούσε την κίνηση των Σμηνών της Κόμης και της Παρθένου, μακρινών σμηνών γαλαξιών μεγάλης μάζας. Αρχικά, ο Zwicky υπολόγισε την μάζα του σμήνους αθροίζοντας τις μάζες του κάθε γαλαξία του σμήνους βασισμένος στη λαμπρότητα τους. Στη συνέχεια, έκανε ένα δεύτερο υπολογισμό βασιζόμενος στη μέτρηση της ταχύτητας του κάθε γαλαξία του σμήνους. Ο δεύτερος υπολογισμός της μάζας ήταν 400 φορές μεγαλύτερος από τον υπολογισμό που βασιζόταν στην λαμπρότητα των γαλαξιών.

Ωστόσο μόνο την δεκαετία του '70 οι επιστήμονες άρχισαν να μελετούν συστηματικά αυτή τη διαφορά και η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης άρχισε να λαμβάνεται στα σοβαρά υπ' όψιν.

Παραβίαση του 3ου νόμου του KeplerEdit

Ένα δεύτερο παρατηρησιακό δεδομένο που συνηγορεί στην ύπαρξη της σκοτεινής ύλης προκύπτει από τις καμπύλες περιστροφής των σπειροειδών γαλαξιών. Οι σπειροειδείς γαλαξίες περιλαμβάνουν έναν τεράστιο πληθυσμό αστέρων που διαγράφουν τροχιές σχεδόν κυκλικές γύρω από το γαλαξιακό κέντρο. Όπως ισχύει για τις τροχιές των πλανητών, αναμένεται ότι οι αστέρες με μεγαλύτερες γαλαξιακές τροχιές έχουν μικρότερες τροχιακές ταχύτητες (είναι μία απλή συνέπεια του τρίτου νόμου του Kepler). (Στην πραγματικότητα, ο τρίτος νόμος του Κέπλερ εφαρμόζεται μόνον σε αστέρες που βρίσκονται κοντά στην περιφέρεια ενός σπειροειδούς γαλαξία, εφόσον προϋποθέτει σταθερότητα της μάζας που περιλαμβάνει η τροχιά).

Οι αστρονόμοι, ωστόσο, έχουν κάνει παρατηρήσεις των τροχιακών ταχυτήτων των αστέρων στην περιφέρεια μεγάλου αριθμού σπειροειδών γαλαξιών, και διαπιστώθηκε ότι σε καμία περίπτωση δεν ικανοποιείται ο τρίτος νόμος του Κέπλερ. Οι τροχιακές ταχύτητες όχι μόνον δεν μειώνονται σε μεγάλες ακτίνες, παραμένουν απόλυτα σταθερές, γεγονός που υποδηλώνει ότι η μάζα που περιλαμβάνει η τροχιά μεγάλης ακτίνας αυξάνεται, κι αυτό ισχύει για αστέρες που βρίσκονται φαινομενικά κοντά στα όρια του γαλαξία. Αν και βρίσκονται κοντά στα άκρα του φωτεινού τμήματος του γαλαξία, το τμήμα αυτό έχει περίγραμμα μάζας που φαινομενικά συνεχίζει πολύ πέρα από τις περιοχές στις οποίες κυριαρχούν αστέρες.

Συμπέρασμα: Οι αστέρες που βρίσκονται κοντά στην περιφέρεια ενός σπειροειδούς γαλαξία κινούνται γενικά με τροχιακές ταχύτητες της τάξης των 200 km/sec. Αν ο γαλαξίας αποτελούταν μόνο από την συνήθη ύλη, που μπορούμε να παρατηρήσουμε ηλεκτρομαγνητικά, τότε οι αστέρες αυτοί θα τον εγκατέλειπαν σε σύντομο χρονικό διάστημα, δεδομένου ότι οι τροχιακές ταχύτητες τους είναι τέσσερεις φορές πιο μεγάλες από την ταχύτητα διαφυγής από αυτόν. Είναι διαπιστωμένο όμως ότι δεν υπάρχουν γαλαξίες που έχουν διαλυθεί με τέτοιο τρόπο. Επομένως στο εσωτερικό τους πρέπει να υπάρχει επιπλέον ύλη (δηλ. σκοτεινή ύλη) την οποία δεν έχουμε λάβει υπ' όψιν στους υπολογισμούς όταν αθροίσαμε όλους τους αστέρες.

Πληθωρισμός και Σκοτεινή ΎληEdit

O Κοσμικός Πληθωρισμός για το Σύμπαν προβλέπει σχετική πυκνότητα μάζας (Ω) ίσης με την μονάδα, αλλά τα παρατηρησιακά μας δεδομένα ωστόσο δεν επιβεβαιώνουν ένα τέτοιον υπολογισμό. Το πληθωριστικό μοντέλο είναι αρκετά συνεπές με τις θεωρητικές απαιτήσεις της Κοσμολογίας επομένως αντί να απορρίψουμε το πληθωριστικό μοντέλο οδηγούμαστε στην υπόθεση της ύπαρξης σκοτεινής ύλης.

Πιθανή δομή της σκοτεινής ύληςEdit

Τα τρία πιθανά συστατικά τα οποία απαρτίζουν την "Σκοτεινή Ύλη" είναι:

  1. Συνήθης Ύλη ("μη-εξωτική" δηλ. βαρυονικής φύσης)
  2. Νετρινική Ύλη (Ύλη αποτελούμενη από νετρίνα)
  3. Εξωτική Ύλη (Ύλη αποτελούμενη από υπερ-συμμετρικά σωματίδια).

Αναλυτικότερα:

Συνήθης ΎληEdit

Αυτή διακρίνεται σε δύο κατηγορίες:

  • Αντικείμενα MACHO (Massive Astrophysical Compact Halo Objects). Όμως, περαιτέρω παρατηρήσεις (Alcock, 1996) μας δείχνουν ότι τα MACHO μπορούν να δικαιολογήσουν περίπου το 20% της σκοτεινής βαρυονικής ύλης που μας «λείπει».
  • Νέφη μοριακού υδρογόνου στην εξωτερική περιοχή του Γαλαξιακού Δίσκου (Daniel Pfenniger & Francoise Combes, 1994). Αυτή η υπόθεση ενισχύεται από την ανίχνευση γραμμών CO από αέριο σε απόσταση 12 kpc από το κέντρο του Γαλαξία (Lequex, Allen, Guilloteau, 1993).

Υλικά Νετρίνα Edit

Ένα πιθανό σενάριο για την ερμηνεία της σκοτεινή ύλης είναι τα υλικά νετρίνα (massive neutrinos), δηλαδή η υπόθεση ότι τα νετρίνα έχουν μάζα.

Πειράματα ανίχνευσης ηλιακών νετρίνων μας δείχνουν ότι υπάρχει απόκλιση ανάμεσα στα αναμενόμενα και στα παρατηρούμενα νετρίνα, απόκλιση που δεν μπορεί να ερμηνευθεί από τις αβεβαιότητες στα διάφορα ηλιακά μοντέλα ή από τα σφάλματα στα διάφορα πειράματα παρατήρησης (Conforto 1998). Τα ίδια συμπεράσματα επαληθεύονται από παρατηρήσεις στο πείραμα Super-Kamiokande (Υ. Fukuda, 1998) για ατμοσφαιρικά νετρίνα.

Όλα αυτά αποτελούν ισχυρές ενδείξεις ότι τα νετρίνα έχουν μάζα.

Εξωτική ΎληEdit

Θεωρητικά όμως η θεωρία που φιλοδοξεί να περιγράψει το συντριπτικό ποσοστό της Σκοτεινή Ύλης είναι η υπερσυμμετρία (Supersymmetry (SuSy)).

Οι θεωρίες "ρήξης" της SuSy (Broken Supersymmetric Theories) υποστηρίζουν την ύπαρξη υπερσυμμετρικών σωματιδίων στην Γαλαξιακή Άλω, ως απηχήσεις της μεγάλης έκρηξης. Σύμφωνα με αυτές τις θεωρίες τα ελαφρύτερα και σταθερότερα υπερσυμμετρικά σωμάτια που δημιουργήθηκαν στο πρώιμο Σύμπαν, έχουν επιβιώσει μέχρι την εποχή μας και εξαϋλώνονται, παράγοντας πολύ ενεργά αντι-πρωτόνια.

Τέτοια σωμάτια είναι:

Αυτά τα υπερσυμμετρικά σωματίδια θα μπορούσαν να έχουν συνενωθεί σε δομές σκοτεινής ύλης της τάξης μεγέθους των γαλαξιών.

Αναλογία των συστατικώνEdit

Σύμφωνα με διάφορες εκτιμήσεις τα ποσοστά των τριών συστατικών στην σύσταση της Σκοτεινής Ύλης είναι:

  • Συνήθης (ή βαρυονική) Ύλη, 1%.
  • Νετρινική (ή «θερμή» Σκοτεινή Ύλη), 30%
  • Εξωτική (ή «ψυχρή» Σκοτεινή Ύλη δηλ. Ύλη υπερσυμμετρικών σωματιδίων) 69%

ΠροοπτικέςEdit

Η περαιτέρω μελέτη της κοσμικής ακτινοβολίας μπορεί να μας βοηθήσει να εξακριβώσουμε την σύσταση της σκοτεινής ύλης.

Συγκεκριμένα, έχουν ήδη ανιχνευθεί γεγονότα ενεργών αντι-πρωτονίων (με ενέργειες άνω των 1020 eV). Δυστυχώς όμως, ο πληθυσμός αυτών των γεγονότων είναι πολύ χαμηλός ώστε να μην μπορούμε να αποφανθούμε με βεβαιότητα για τα χαρακτηριστικά αυτής της ακτινοβολίας.

Η επιστημονική κοινότητα σχεδιάζει νέα πειράματα για να μελετηθεί περαιτέρω αυτή η ακτινοβολία, όπως στο αστεροσκοπείο του Pierre Auger, καθώς επίσης και από τη NASA, η οποία ετοιμάζει τον δορυφόρο GLAST.

Τέλος ας αναφέρουμε ότι νέα πειράματα που θα πραγματοποιηθούν με την ολοκλήρωση του επιταχυντή LHC στο CERN αναμένεται να ρίξουν φώς στα υπερσυμμετρικά σωμάτια, εάν αυτά υπάρχουν, με αποτέλεσμα την δυνατότητα να περιγραφεί η σκοτεινή ύλη με ακριβέστερα μοντέλα.

Ελληνική ΙστογραφίαEdit

Αγγλική ΙστογραφίαEdit


Ikl.jpg Κίνδυνοι ΧρήσηςIkl.jpg

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες
σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια
ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι
η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη,
την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει.

"Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα
να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο,
η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης"
του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει."

Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι
όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς,
και για μακρά χρονική περίοδο,
αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία,
ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε.



Επίσης,
Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)"
(όχι μόνον, της Sciencepedia
αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)),
αν και άκρως απαραίτητοι,
είναι αδύνατον να ελεγχθούν
(λόγω της ρευστής φύσης του Web),
και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν
σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο.
Ο αναγνώστης πρέπει να είναι
εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

IonnKorr-System-00-goog.png



>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)


Also on Fandom

Random Wiki