Die kwessie van die oorsprong van die Heelal, sy verlede en toekoms maak mense sedert die vroegste tye kommerwekkend. Vir baie eeue het teorieë ontstaan en weerlê, wat 'n beeld van die wêreld bied wat gebaseer is op bekende data. 'n Fundamentele skok vir die wetenskaplike wêreld was Einstein se relatiwiteitsteorie. Sy het ook 'n groot bydrae gelewer om die prosesse wat die Heelal vorm te verstaan. Die relatiwiteitsteorie kon egter nie daarop aanspraak maak dat dit die uiteindelike waarheid is nie, wat geen byvoegings vereis nie. Die verbetering van tegnologie het sterrekundiges in staat gestel om voorheen ondenkbare ontdekkings te maak wat 'n nuwe teoretiese basis of 'n beduidende uitbreiding van bestaande bepalings vereis het. Een so 'n verskynsel is donker materie. Maar eerste dinge eerste.
Gevalle van vervloë dae
Om die term "donker materie" te verstaan, kom ons gaan terug na die begin van die vorige eeu. Op daardie tydstip het die idee van die heelal as 'n stilstaande struktuur oorheers. Intussen het die algemene relatiwiteitsteorie (GR) aangeneem dat vroeër of later die aantrekkingskrag daartoe sou lei dat alle ruimte-voorwerpe in 'n enkele bal "geplak" sou word, dit sou so gebeurgravitasie-ineenstorting genoem. Daar is geen afstotende kragte tussen ruimte-voorwerpe nie. Wedersydse aantrekkingskrag word vergoed deur middelpuntvliedende kragte wat 'n konstante beweging van sterre, planete en ander liggame skep. Op hierdie manier word die balans van die stelsel gehandhaaf.
Om die teoretiese ineenstorting van die Heelal te voorkom, het Einstein 'n kosmologiese konstante bekendgestel - 'n waarde wat die sisteem na die nodige stilstaande toestand bring, maar terselfdertyd eintlik uitgevind is, sonder enige ooglopende gronde.
Uitbreidende heelal
Die berekeninge en ontdekkings van Friedman en Hubble het getoon dat dit nie nodig is om die harmonieuse vergelykings van algemene relatiwiteit met behulp van 'n nuwe konstante te oortree nie. Dit is bewys, en vandag is hierdie feit feitlik ongetwyfeld, dat die Heelal besig is om uit te brei, dit het eens 'n begin gehad, en daar kan geen sprake wees van stasionariteit nie. Verdere ontwikkeling van kosmologie het gelei tot die ontstaan van die oerkn alteorie. Die belangrikste bevestiging van die nuwe aannames is die waargenome toename in die afstand tussen sterrestelsels met verloop van tyd. Dit was die meting van die spoed van verwydering van mekaar van naburige ruimtestelsels wat gelei het tot die vorming van die hipotese dat daar donker materie en donker energie is.
Data nie in ooreenstemming met teorie
Fritz Zwicky in 1931, en toe Jan Oort in 1932 en in die 1960's, het die massa van die stof van sterrestelsels in 'n verre sterrestelsel en die verhouding daarvan met die spoed van hul verwydering van mekaar getel. Van tyd tot tyd het wetenskaplikes tot dieselfde gevolgtrekkings gekom: hierdie hoeveelheid materie is nie genoeg vir die swaartekrag wat daardeur geskep word om te kan hou niesaam sterrestelsels wat teen sulke hoë spoed beweeg. Zwicky en Oort het voorgestel dat daar 'n versteekte massa is, die donker materie van die Heelal, wat nie ruimtevoorwerpe toelaat om in verskillende rigtings te strooi nie.
Die hipotese is egter eers in die sewentigerjare deur die wetenskaplike wêreld erken, ná die aankondiging van die resultate van die werk van Vera Rubin.
Sy het rotasiekurwes gebou wat die afhanklikheid van die bewegingspoed van die materie van die sterrestelsel duidelik demonstreer van die afstand wat dit van die middel van die stelsel skei. In teenstelling met teoretiese aannames, het dit geblyk dat die spoed van sterre nie afneem soos hulle wegbeweeg van die galaktiese middelpunt nie, maar toeneem. Sulke gedrag van die ligte kon slegs verklaar word deur die teenwoordigheid van 'n stralekrans in die sterrestelsel, wat gevul is met donker materie. Sterrekunde het dus 'n heeltemal onontginde deel van die heelal in die gesig gestaar.
Eienskappe en samestelling
Donker hierdie soort materie word genoem omdat dit nie op enige bestaande manier gesien kan word nie. Die teenwoordigheid daarvan word herken deur 'n indirekte teken: donker materie skep 'n gravitasieveld, terwyl dit nie heeltemal elektromagnetiese golwe uitstraal nie.
Die belangrikste taak wat voor wetenskaplikes ontstaan het, was om 'n antwoord te kry op die vraag waaruit hierdie saak bestaan. Astrofisici het probeer om dit te "vul" met die gewone barionmaterie (barionmaterie bestaan uit min of meer bestudeerde protone, neutrone en elektrone). Die donker stralekrans van sterrestelsels het kompakte, swak stralende sterre van die tipe ingesluitbruin dwerge en groot planete naby Jupiter in massa. Hierdie aannames het egter nie deurstaan nie. Barion-materie, bekend en bekend, kan dus nie 'n beduidende rol in die verborge massa van sterrestelsels speel nie.
Vandag soek fisika na onbekende komponente. Die praktiese navorsing van wetenskaplikes is gebaseer op die teorie van supersimmetrie van die mikrokosmos, waarvolgens daar vir elke bekende deeltjie 'n supersimmetriese paar is. Dit is dié waaruit donker materie bestaan. Geen bewyse van die bestaan van sulke deeltjies is egter nog verkry nie, miskien is dit 'n saak vir die nabye toekoms.
Donker energie
Die ontdekking van 'n nuwe soort materie het nie die verrassings beëindig wat deur die Heelal vir wetenskaplikes voorberei is nie. In 1998 het astrofisici nog 'n kans gehad om die data van teorieë met die feite te vergelyk. Hierdie jaar is gekenmerk deur die ontploffing van 'n supernova in 'n sterrestelsel ver van ons af.
Sterrekundiges het die afstand daarna gemeet en was uiters verras deur die data wat verkry is: die ster het baie verder opgevlam as wat dit volgens die bestaande teorie moes wees. Dit het geblyk dat die tempo van uitbreiding van die heelal met tyd toeneem: nou is dit baie hoër as wat dit 14 biljoen jaar gelede was, toe die oerknal vermoedelik plaasgevind het.
Soos jy weet, moet dit energie oordra om die beweging van die liggaam te versnel. Die krag wat veroorsaak dat die heelal vinniger uitbrei, het bekend geword as donker energie. Dit is nie minder geheimsinnige deel van die kosmos as donker materie nie. Dit is net bekend dat dit kenmerkend iseenvormige verspreiding deur die heelal, en die impak daarvan kan slegs op groot kosmiese afstande geregistreer word.
En weer die kosmologiese konstante
Donker energie het die oerknal-teorie geskud. 'n Deel van die wetenskaplike wêreld is skepties oor die moontlikheid van so 'n stof en die versnelling van uitbreiding wat daardeur veroorsaak word. Sommige astrofisici probeer om die vergete Einstein se kosmologiese konstante te laat herleef, wat weer uit die kategorie van 'n groot wetenskaplike fout kan gaan in die aantal werkhipoteses. Die teenwoordigheid daarvan in die vergelykings skep anti-swaartekrag, wat lei tot 'n versnelling van uitbreiding. Sommige van die gevolge van die teenwoordigheid van die kosmologiese konstante stem egter nie ooreen met die waarnemingsdata nie.
Vandag is donker materie en donker energie, wat die meeste van die materie in die heelal uitmaak, raaisels vir wetenskaplikes. Daar is geen enkele antwoord op die vraag oor hul aard nie. Boonop is dit miskien nie die laaste geheim wat die ruimte van ons hou nie. Donker materie en energie kan die drumpel word van nuwe ontdekkings wat ons begrip van die struktuur van die Heelal kan verander.
