Tamna materija
| Deo serije o |
| Kosmologiji |
|---|
Tamna materije je forma materije za koju se smatra da čini otprilike 85% materije u svemiru i oko 27% njegove ukupne gustine mase-energije ili oko 2,241×10−27 kg/m3. Njeno prisustvo je podrazumevano u raznim astrofizičkim posmatranjima, uključujući gravitacione efekte koji se ne mogu objasniti prihvaćenim teorijama gravitacije, osim ako je prisutno više materije nego što se može videti. Iz tog razloga, većina stručnjaka smatra da je tamne materije puno u univerzumu i da je imala snažan uticaj na njegovu strukturu i evoluciju. Tamna materija naziva se tamnom, jer izgleda da ne stupa u interakciju sa elektromagnetnim poljem, što znači da ne apsorbuje, ne reflektuje ili emituje elektromagnetno zračenje, te ju je stoga teško otkriti.[1]
Primarni dokazi za tamnu materiju potiču iz proračuna koji pokazuju da bi se mnoge galaksije raspale, ili da se ne bi formirale ili da se ne bi kretale kao što čine, da ne sadrže veliku količinu nevidljive materije.[2] Ostale linije dokaza uključuju zapažanja u gravitacionom sočivu[3] i u kosmičkoj mikrotalasnoj pozadini, zajedno sa astronomskim posmatranjima trenutne strukture vidljivog univerzuma, nastanka i evolucije galaksija, lokacije mase tokom galaktičkih sudara,[4] i kretanja galaksije u okviru jata galaksija. U standardnom Lambda-CDM modelu kosmologije, ukupna masa–energija svemira sadrži 5% obične materije i energije, 27% tamne materije i 68% oblika energije poznatog kao tamna energija.[5][6][7][8] Dakle, tamna materija čini 85%[a] ukupne mase, dok tamna energija i tamna materija čine 95% ukupnog sadržaja mase i energije.[9][10][11][12]
Budući da tamna materija još uvek nije direktno uočena, ako postoji, ona jedva da može da formira interakcije sa običnom barionskom materijom i zračenjem, osim putem gravitacije. Smatra se da je većina tamne materije nebarionske prirode; ona se može sastojati od nekih još neotkrivenih subatomskih čestica.[b] Primarni kandidat za tamnu materiju je neka nova vrsta elementarnih čestica koja još uvek nije otkrivena, posebno masivne čestice slabih interakcija (WIMPs).[13] Aktivno se preduzimaju mnogi eksperimenti za direktno otkrivanje i proučavanje čestica tamne materije, ali nijedan nije bio uspešan do sada.[14] Tamna materija je klasifikovana kao „hladna“, „topla“ ili „vruća“ prema svojoj brzini (preciznije, dužini slobodnog strujanja). Trenutni modeli favorizuju scenario hladne tamne materije, u kojem se strukture pojavljuju postepenim nakupljanjem čestica.
Iako naučna zajednica generalno prihvata postojanje tamne materije,[15] neki astrofizičari, zaintrigirani određenim zapažanjima koja se ne uklapaju u neke teorije tamne materije, zalažu se za različite modifikacije standardnih zakona opšte relativnosti, kao što je modifikovana Njutnova dinamika, tenzor-vektor-skalarna gravitacija ili entropijska gravitacija. Ovi modeli pokušavaju da uzmu u obzir sva zapažanja bez pozivanja na dodatnu nebarionsku materiju.[16]
Istorija[uredi | uredi izvor]
Rana istorija[uredi | uredi izvor]
Hipoteza o tamnoj materiji ima složenu istoriju.[17] U govoru održanom 1884. godine,[18] Lord Kelvin je procenio broj tamnih tela u Mlečnom putu na osnovu uočene disperzije brzine zvezda koje kruže oko centra galaksije. Koristeći ova merenja, on je procenio masu galaksije, za koju je utvrdio da se razlikuje od mase vidljivih zvezda. Lord Kelvin je tako zaključio da „mnoge naše zvezde, i možda velika većina njih, mogu biti tamna tela“.[19][20] Godine 1906, Anri Poenkare u „Mlečnom putu i teoriji gasova“ koristio je „tamnu materiju“, ili „matière obscure“ na francuskom, raspravljajući o Kelvinovom delu.[21][20]
Prvi koji je predložio postojanje tamne materije pomoću zvezdanih brzina bio je holandski astronom Jakobus Kaptejn 1922. godine.[22][23] Njegov holandski sunarodnik i pionir radio astronomije Jan Ort takođe je pretpostavio postojanje tamne materije 1932.[23][24][25] Ort je proučavao zvezdana kretanja u lokalnom galaktičkom susedstvu i otkrio je da masa u galaktičkoj ravni mora biti veća od one koja je primećena, ali je kasnije utvrđeno da je ovo merenje pogrešno.[26]
Napomene[uredi | uredi izvor]
- ^ Since dark energy does not count as matter, this is 26.8/(4.9 + 26.8) = 0.845
- ^ A small portion of dark matter could be baryonic and / or neutrinos. See Baryonic dark matter.
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ „Dark Matter”. CERN Physics. 20. 1. 2012.
- ^ Siegfried, T. (5. 7. 1999). „Hidden space dimensions may permit parallel universes, explain cosmic mysteries”. The Dallas Morning News.
- ^ Trimble, V. (1987). „Existence and nature of dark matter in the universe” (PDF). Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 25: 425—472. Bibcode:1987ARA&A..25..425T. S2CID 123199266. doi:10.1146/annurev.aa.25.090187.002233.
- ^ „A history of dark matter”. 2017.
- ^ „Planck Mission Brings Universe into Sharp Focus”. NASA Mission Pages. 21. 3. 2013. Arhivirano iz originala 12. 11. 2020. g. Pristupljeno 13. 03. 2021.
- ^ „Dark Energy, Dark Matter”. NASA Science: Astrophysics. 5. 6. 2015.
- ^ Ade, P.A.R.; Aghanim, N.; Armitage-Caplan, C.; et al. (Planck Collaboration) (22. 3. 2013). „Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results – Table 9”. Astronomy and Astrophysics. 1303: 5062. Bibcode:2014A&A...571A...1P. S2CID 218716838. arXiv:1303.5062
. doi:10.1051/0004-6361/201321529.
- ^ Francis, Matthew (22. 3. 2013). „First Planck results: the Universe is still weird and interesting”. Ars Technica.
- ^ „Planck captures portrait of the young Universe, revealing earliest light”. University of Cambridge. 21. 3. 2013. Pristupljeno 21. 3. 2013.
- ^ Carroll, Sean (2007). Dark Matter, Dark Energy: The dark side of the universe. The Teaching Company. Guidebook Part 2 p. 46. „... dark matter: An invisible, essentially collisionless component of matter that makes up about 25 percent of the energy density of the universe ... it's a different kind of particle... something not yet observed in the laboratory ...”
- ^ Ferris, Timothy (januar 2015). „Dark matter”. Hidden cosmos. National Geographic Magazine. Arhivirano iz originala 25. 12. 2014. g. Pristupljeno 10. 6. 2015.
- ^ Jarosik, N.; et al. (2011). „Seven-year Wilson microwave anisotropy probe (WMAP) observations: Sky maps, systematic errors, and basic results”. Astrophysical Journal Supplement. 192 (2): 14. Bibcode:2011ApJS..192...14J. S2CID 46171526. arXiv:1001.4744 . doi:10.1088/0067-0049/192/2/14.
- ^ Copi, C.J.; Schramm, D.N.; Turner, M.S. (1995). „Big-Bang Nucleosynthesis and the Baryon Density of the Universe”. Science. 267 (5195): 192—199. Bibcode:1995Sci...267..192C. PMID 7809624. S2CID 15613185. arXiv:astro-ph/9407006 . doi:10.1126/science.7809624.
- ^ Bertone, G.; Hooper, D.; Silk, J. (2005). „Particle dark matter: Evidence, candidates and constraints”. Physics Reports. 405 (5–6): 279—390. Bibcode:2005PhR...405..279B. S2CID 118979310. arXiv:hep-ph/0404175 . doi:10.1016/j.physrep.2004.08.031.
- ^ Hossenfelder, Sabine; McGaugh, Stacy S. (avgust 2018). „Is dark matter real?”. Scientific American. 319 (2): 36—43. Bibcode:2018SciAm.319b..36H. PMID 30020902. S2CID 51697421. doi:10.1038/scientificamerican0818-36.
- ^ Angus, G. (2013). „Cosmological simulations in MOND: The cluster scale halo mass function with light sterile neutrinos”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 436 (1): 202—211. Bibcode:2013MNRAS.436..202A. S2CID 119276329. arXiv:1309.6094 . doi:10.1093/mnras/stt1564.
- ^ de Swart, J.G.; Bertone, G.; van Dongen, J. (2017). „How dark matter came to matter”. Nature Astronomy. 1 (59): 0059. Bibcode:2017NatAs...1E..59D. S2CID 119092226. arXiv:1703.00013 . doi:10.1038/s41550-017-0059.
- ^ „A History of Dark Matter- Gianfranco Bertone & Dan Hooper”. ned.ipac.caltech.edu.
- ^ Kelvin, Lord (1904). Baltimore Lectures on Molecular Dynamics and the Wave Theory of Light. London, England: C.J. Clay and Sons. str. 274. From p. 274: "Many of our supposed thousand million stars, perhaps a great majority of them, may be dark bodies; … "
- ^ a b „A history of dark matter”. Ars Technica (na jeziku: engleski). Pristupljeno 8. 2. 2017.
- ^ Poincaré, H. (1906). „La Voie lactée et la théorie des gaz” [The Milky Way and the theory of gases]. Bulletin de la Société astronomique de France (na jeziku: francuski). 20: 153—165.
- ^ Kapteyn, Jacobus Cornelius (1922). „First attempt at a theory of the arrangement and motion of the sidereal system”. Astrophysical Journal. 55: 302—327. Bibcode:1922ApJ....55..302K. doi:10.1086/142670. „It is incidentally suggested when the theory is perfected it may be possible to determine the amount of dark matter from its gravitational effect.” (emphasis in original)
- ^ a b Rosenberg, Leslie J (30. 6. 2014). Status of the Axion Dark-Matter Experiment (ADMX) (PDF). 10th PATRAS Workshop on Axions, WIMPs and WISPs. str. 2.
- ^ Oort, J.H. (1932). „The force exerted by the stellar system in the direction perpendicular to the galactic plane and some related problems”. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands. 6: 249—287. Bibcode:1932BAN.....6..249O.
- ^ „The hidden lives of galaxies: Hidden mass”. Imagine the Universe!. NASA/GSFC.
- ^ Kuijken, K.; Gilmore, G. (jul 1989). „The Mass Distribution in the Galactic Disc – Part III – the Local Volume Mass Density” (PDF). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 239 (2): 651—664. Bibcode:1989MNRAS.239..651K. doi:10.1093/mnras/239.2.651.
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Randall, Lisa (2015). Dark Matter and the Dinosaurs: The Astounding Interconnectedness of the Universe. New York: Ecco / Harper Collins Publishers. ISBN 978-0-06-232847-2.
- Hossenfelder, Sabine; McGaugh, Stacy S. (avgust 2018). „Is dark matter real?”. Scientific American. sv. 319 br. 2. str. 36—43.
- Tamna materija na sajtu Curlie
- Dark matter (Astronomy) na sajtu Enciklopedija Britanika
- „A history of dark matter”. Ars Technica. februar 2017.
- „What is dark matter?”. CosmosMagazine.com. Arhivirano iz originala 2015-11-20. g.
- Montes, Mireia; Infante-Sainz, Raúl; Madrigal-Aguado, Alberto; Román, Javier; Monelli, Matteo; Borlaff, Alejandro S.; Trujillo, Ignacio (2020). „The Galaxy "Missing Dark Matter" NGC 1052-DF4 is Undergoing Tidal Disruption”. The Astrophysical Journal. 904 (2): 114. Bibcode:2020ApJ...904..114M. arXiv:2010.09719 . doi:10.3847/1538-4357/abc340 .
- Kroupa, Pavel (18. 8. 2010). „The Dark Matter Crisis”. posted in General. scilogs.com.
- „Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics”. 26. 1. 2018.
- Tuttle, Kelen (22. 8. 2006). „Dark Matter Observed”. SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) Today.
- „Astronomers claim first 'dark galaxy' find”. New Scientist. 23. 2. 2005.
- „Astronomers' doubts about the Dark Side ...”. Science Daily.
- Haran, Brady; Merrifield, Mike; Copeland, Ed (2010). „Dark Matter”. Sixty Symbols. University of Nottingham. Pronađeni su suvišni parametri:
|last1=i|last=(pomoć); Pronađeni su suvišni parametri:|first1=i|first=(pomoć) - Carmeli, Oded (27. 2. 2017). „The physicist who denies that dark matter exists”. Cosmos on Nautilus. Arhivirano iz originala 16. 03. 2018. g. Pristupljeno 13. 03. 2021.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Sample, Ian (17. 12. 2009). „Dark Matter Detected”. Guardian. London, UK. Pristupljeno 1. 5. 2010.
- Tremaine, Scott. lecture on dark matter (Video). IAS.
- „NASA finds direct proof of dark matter” (Saopštenje). NASA. 21. 8. 2006. Arhivirano iz originala 28. 03. 2020. g. Pristupljeno 13. 03. 2021.
