We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Ons meet beweging, posisie en baie ander dinge van 'n voorwerp in die ruimte as gevolg van sy lig en wat ons daarmee kan meet. Maar sover ek weet, is daar 'n GROOT hoeveelheid donker materie in die ruimte waarvan ons die massa en grootte nie weet nie, en omdat dit massa het, het dit swaartekrag en kan dit lig buig.
Ek weet dat fisika die swaartekrag van sterre en groot dinge in die ruimte in ag kan neem, maar hoe kan hulle seker wees van enige van hul metings (veral die posisie) as hulle nie weet hoe die lig van 'n reguit lyn afgewyk het nie?
Die plaaslike digtheid van die donker materie is eintlik redelik klein, in die orde van $ rho sim10 ^ {- 19} text {g / cm} ^ 3 $ (sien bv. Bovy & Tremaine (2012)). Dit beteken dat daar ongeveer $ 0,001 $ - $ 0,01 miljoen _ { odot} $ donker materie per kubieke parsec is - 'n verstommende klein hoeveelheid. 1000 kubieke parsek bevat ongeveer een sonmassa donker materie - en dit is 'n kubus van 10 parsek aan elke kant! Die verspreiding van donker materie in sterrestelsels is nou nie homogeen nie - dit volg ongeveer 'n Navarro-Frenk-White-profiel wat in digtheid vanaf die middel van die sterrestelsel afneem - maar op die skaal van parsec (en beslis in die Sonnestelsel) , kan ons dit beskou as 'n ongeveer uniforme digtheid.
Op klein skale het ons 'n benaderde homogeniteit en lae digtheid. Dit beteken dat enige swaartekrag-lenseffekte van donker materie buitengewoon laag moet wees of dat dit selfkansellerend moet wees, slegs as gevolg van onhomogeniteite wat groot klompe donker materie bevat. Dit is egter onwaarskynlik dat sulke klonte uitsluitlik deur die interaksie van donker materie met homself sal vorm (as ons die MACHO-hipotese verdiskonteer, wat, sover ek weet, tans nie die voorkeur geniet nie).
Op intergalaktiese skale egter donker materie kan effekte het. Swak lens is 'n verskynsel wat algemeen waargeneem word in sterrestelsels, wat uiters hoë fraksies donker materie kan hê. Daar is tans verskillende tegnieke wat gebruik word om die massadistribusie van die lensstelsel te modelleer (sien die KSB + -metode) en om die beeld en posisie van die oorspronklike sterrestelsel via ontbinding te rekonstrueer (sien Chantry & Magain; hier word 'n visuele voorbeeld gegee). Ek ken egter geen van beide tegnieke nie, en ek kan u dus nie 'n goeie oorsig gee nie.
Selfs grootskaalse lense het groot massavereistes. zephyr het daarop gewys dat die voorgrondvoorwerp wat die Einstein-kruis geskep het, $ sim10 ^ {10} M _ { odot} $ donker materie bevat (van de Ven et al. (2010)). Dit is enorm!
'N Nuwe kaart van die heelal met 'n donker saak kan bewys dat Albert Einstein en die relatiwiteitsteorie verkeerd is
Sterrekundiges het die mees gedetailleerde kaart van die donker materie van die heelal ooit opgestel.
Dit is geen maklike taak nie, aangesien donker materie onsigbaar is. Omdat sy geweldige swaartekragkragte heelwat sterrestelsels kan saamtrek, weet wetenskaplikes dat hierdie geheimsinnige familielid van normale dinge bestaan. Sterrekundiges skat dat donker materie 'n kwart van die heelal uitmaak op grond van die metings van die invloed daarvan.
Die nuwe kaart kom uit jare se studie deur die Dark Energy Survey, 'n konsortium van 400 wetenskaplikes uit sewe lande (DES). Hulle het die Victor M. Blanco-teleskoop in Chili gebruik om na die lug te kyk en miljoene sterrestelsels gesien wat deur donker materie verbind is. Sterrekundiges kan leer hoeveel donker materie tussen daardie sterrestelsels en ons planeet lê deur na hul verspreiding te kyk en hoe die lig daarvandaan die aarde bereik.
Die navorsers het getoon dat die kosmos besaai is met enorme trosse sterrestelsels wat saamgevoeg is - plekke waar donker materie ook styf verpak is - in 'n reeks eksperimente wat vandeesweek gepubliseer is. Hul kaart, wat strek oor 'n agtste van die lug, gesien vanaf die aarde, toon egter ook dele van die heelal wat byna leeg is vir donker materie en sterrestelsels. Dit lyk asof interstellêre gas hierdie oorvol en onbesette plekke in 'n kosmiese web verbind.
"Dit wys vir ons nuwe dele van die heelal wat ons nog nooit gesien het nie. Ons kan hierdie kosmiese webstruktuur regtig sien, insluitend hierdie enorme strukture wat kosmiese leemtes genoem word, wat baie lae digtheidstreke van die heelal is waar daar baie min sterrestelsels is en minder saak, "het Niall Jeffrey, 'n kosmoloog aan die University College in Londen, volgens News18 gesê.
Volgens Jeffrey onthul die ontdekkings dat swaartekrag nie in hierdie leemtes mag optree soos op aarde nie. Dit impliseer dat die gewone fisiese reëls nie van toepassing is nie.
Aktiwiteitsbesonderhede
- Onderwerpe:WETENSKAP
- Tipes:DEMONSTRASIE
- Graadvlakke:6 - 12
- Primêre onderwerp:FISIESE WETENSKAPPE
- Bykomende onderwerpe:
ASTRONOMIE - Tyd benodig: Minder as 30 minute
- Volgende generasie wetenskaplike standaarde (webwerf)
Ontwikkel en gebruik 'n model om die rol van swaartekrag in die bewegings binne sterrestelsels en die sonnestelsel te beskryf
Stel 'n uiteensetting van die oerknalteorie op grond van astronomiese bewyse van ligspektra, beweging van sterre in die verte en samestelling van materie in die heelal
Vraag As materie en antimaterie simmetries was, hoe bestaan ons dan?
Dit is 'n baie gedebatteerde vraag. Ons weet almal dat daar vir elke kwark 'n antikwark is, vir elke elektron 'n positron, ensovoorts. Daar is verskillende teorieë hieroor. Ek het 'n ander mening hieroor, ek dink ek kan dit oplos deur Algemene Relatiwiteit te gebruik en dit het 'n maklike logika. Maar tog, wat is u opinies?
As die saak en antimaterie simmetries was, sou hulle alles tot niet gemaak het, maar nie. Want ons bestaan nog steeds. Dus, hoekom het materie en antimateriale mekaar nie vernietig nie?
Wolfshadw
Omdat materie en anti-materie nie simmetries was nie. Dit is min of meer die konsensus van elke wetenskaplike program wat ek die afgelope vyf jaar gekyk het. Ons weet nie hoekom nie.
Katastrofe
Nader asteroïde? Is dit DIE een?
Dfjchem721
Materie en anti-materie is in gelyke hoeveelhede gevorm, maar vernietiging was om onbekende rede (s) nie volledig nie.
Die oorblywende antimaterie is nog daar buite, of dit is omskep in iets anders wat die asimmetrie veroorsaak het. Enige bekering (s) moet plaasgevind het tydens of effens voordat die uitwissing begin het.
Bogenoemde veronderstel natuurlik dat 'n gebrek aan volledige vernietiging die BB-teorieë in stryd is wat dit vereis, wat blyk die tema van hierdie draad te wees. (Dit kan 'n truuksvraag wees!)
Oerknal & quotmechanics & quot vir sulke teorieë kan eenvoudig nie akkuraat wees nie as gevolg van hierdie & quotbaryon asimmetrie & quot.
Katastrofe
Nader asteroïde? Is dit DIE een?
Daar is dalk nog 'n antwoord. Vergewe die analogie, maar dit is eintlik gebaseer op chemiese kinetika.
Hierdeur onthou die heelal 'n baie groot plek.
OK laat ons dink aan gelyke getalle mater en anti-materie - noem hulle kort en min. Ons het dus 'n leër van gelyke getalle van plus en minus. Daar is plaaslike samestellings van + en - minus. Waar plaaslike konsentrasies van + en - bestaan, neutraliseer dit mekaar. Louter per toeval kan die een of die ander meerderwaardig wees. Op enige klein plek kan dit lyk asof die geveg verby is, maar pasop dat daar dalk van die vyand skuil om die draai -
Soos hierbo gesê, is die heelal 'n baie groot plek.
Miskien was daar aan die begin van die geveg 'n groot gat waardeur die weermag selektief kon ontsnap.
Die heelal is 'n baie groot plek - miskien is die stryd nog aan die gang.
Dfjchem721
Katnotas & quot Die heelal is 'n baie groot plek. & Quot
Ons neem dan aan dat die +/- leërs versprei het en nog nie tot niet gemaak is nie. Dit wil voorkom asof die grootste waarskynlikheid vir vernietiging aan die begin is - maksimum digtheid - en dat die kanse eksponensieel daal (?) Namate die heelal uitbrei. As dit nog nie gebeur het nie, sal dit met hierdie konsep nie baie stadig wees nie. Dit moet nou beperk word tot plaaslike skermutselings en geen groot gevegte nie, aangesien daar nie hoë konsentrasies daarvan moet wees nie, net soos die saak vandag, maar nog minder omdat antimateriale die eerste Big Battle in die Big Bang verloor het.
U idee kan egter die antwoord wees. Ek het gelees dat NASA op soek is na die gammahandtekening hiervoor in botsende superklusters. Die teorie lui, soos hierbo opgemerk, as antimaterie nog daar is, sal u dit heel waarskynlik in die hoogste digtheid van die materie vind wat nog vir sulke waarnemings sigbaar is. En dit behoort superklusters in mekaar te wees.
Hieronder is slegs een bron oor die onderwerp wat ek gesoek het (daar is baie ander) & gt
Dit is 'n rowwe PDF - iemand wat gefotostateer is en aan die publiek verskaf word, wil voorkom:
Katastrofe
Nader asteroïde? Is dit DIE een?
Katnotas & quot Die heelal is 'n baie groot plek. & Quot
Ons neem dan aan dat die +/- leërs versprei het en nog nie tot niet gemaak is nie. Dit wil voorkom asof die grootste waarskynlikheid vir vernietiging aan die begin is - maksimum digtheid - en dat die kanse eksponensieel daal (?) Namate die heelal uitbrei. As dit nog nie gebeur het nie, sal dit met hierdie konsep nie baie stadig wees nie. Dit moet nou beperk word tot plaaslike skermutselings en geen groot gevegte nie, aangesien daar nie hoë konsentrasies daarvan moet wees nie, net soos die saak vandag, maar nog minder omdat antimateriale die eerste Big Battle in die Big Bang verloor het.
U idee kan egter die antwoord wees. Ek het gelees dat NASA op soek is na die gammahandtekening hiervoor in botsende superklusters. Die teorie lui, soos hierbo opgemerk, as antimaterie nog daar is, sal u dit heel waarskynlik in die hoogste digtheid van die materie vind wat nog vir sulke waarnemings sigbaar is. En dit behoort super-trosse in mekaar te wees.
Hieronder is slegs een bron oor die onderwerp wat ek gesoek het (daar is baie ander) & gt
Dit is 'n rowwe PDF - iemand wat gefotostateer is en aan die publiek verskaf word, wil voorkom:
Ja. Nie die beste gehalte nie en met die wonderlike kleur wat selfs ruik ouderdom.
Sal u 'n opsomming van vyf reëls gee?
Ek kon eintlik nie die bodem bereik om te sien of daar een was nie (in teenstelling met was)
Katastrofe
Nader asteroïde? Is dit DIE een?
Wat ek voorstel d-chem is dat ons in so 'n klein deel van die Heelal is dat ons skatting van + / = nie noodwendig verteenwoordigend is van die hele Heelal nie.
Dfjchem721
Dit is van 1990, maar dit is een ding waarna mense nog kyk. Algemene Relatiwiteit het meer as 100 jaar gelede verskyn en word weens ouderdom nie sleg behandel nie. Dit het tyd geneem vir mense om goeie waarnemings van die kenmerke & quot; Laat my kyk wat ek nog kan vind. Hierdie benadering word beperk deur ons opsporingsperke. Daar is nie baie belangstelling in hierdie dinge nie.
Probeer net om jou 'n hand te gee, my goeie man!
Katastrofe
Nader asteroïde? Is dit DIE een?
& quot Dit wil voorkom asof die grootste waarskynlikheid vir vernietiging aan die begin is - maksimum digtheid - en dat die kanse eksponensieel daal (?) namate die heelal uitbrei & quot
Ja, en Wheee! Namate die Heelal uitbrei. . . . . . . . .
Ek het nie daaraan gedink nie! Meer volume minder konsentrasie stadiger reaksietyd. . . . . ... . .. naderende oneindigheid of oneindige verdunning.
Katastrofe
Nader asteroïde? Is dit DIE een?
Dfjchem721
Hier is 'n nuwer skakel na dieselfde onderwerp, ook van NASA. Weereens, dit alles is beperk tot opsporing. Soos Cat sê, dit kan gelokaliseer wees en nie naby ons genoeg wees om:
NASA - Op soek na primordiale antimaterie
ek hoop jy soos dit beter.
En daar is die idee dat daar antimateriale sterrestelsels daar is. Hoe kon ons hulle onderskei? Sommige beweer dat jy nie kan nie. Nog 'n rede om dit in botsende sterrestelsels te soek.
Katastrofe
Nader asteroïde? Is dit DIE een?
Wel, ek het probeer, maar dit is 50% wyer as my skerm, sonder om die skerm of soortgelyk aan te pas.
Ek het wel die e = mc2 opgemerk en gedink dat indien m + antimaterie m anti materie mengsel dit vervang, dan kry u e = (0) c2 of die meng van + / - anti / materie is nul.
Wel, ek is seker 100 mense sal spring om my fout te wys.
IG2007
& quot Moenie kritiseer op wat u nie kan verstaan nie. & quot
Ek het my eie teorie, wat volgens my reg is. Wat leer ons algemene relatiwiteit?
Dit leer ons dat materie (wat massa het) lig en ruimte op 'n konvekse manier buig. En dit skep swaartekrag. Enigiets wat nie massa het nie, soos fotone, het nie swaartekrag nie en buig nie ruimte nie.
Nou, as algemene relatiwiteit reg is. Enigiets wat 'n negatiewe massa het (antimaterie), moet die ruimte op 'n konkawe manier buig. En dit sal antigravitasie skep (geen grap nie, hoewel ek 'n kind is, lol). Dit beteken dat materie swaartekrag het en antimaterie antigravitasie. Ek weet nie of dit teoreties sinvol is nie, maar my logika sê dit.
Nou, ek dink dat hierdie raaisel agter elke raaisel is, as ons hierdie raaisel van materie en antimaterie kan oplos, kan ons groot raaisels van donker materie en donker energie oplos.
As gevolg van die oerknal is 'n geweldige hoeveelheid energie vrygestel en daarom is 'n meerderheid materie en antimaterie vernietig, wat die gevolge van materie en antimaterie weerstaan. Na 'n geruime tyd het die antigravitasie en swaartekrag van antimaterie en materie die effek daarvan begin toon. Die vernietigde antimaterie het in donker materie verander (wat ons vandag nog sien) en die vernietigde materie het in suiwer elektromagnetiese straling of lig verander.
Dit het gelei tot die fondament van ons heelal en wat ons vandag sien. En laat ek sê oor donker energie. Ek dink dat ek weet waarom die donker energie altyd dieselfde is. Die onverwante antimaterie wat oorgebly het, het antigravitasie gehad en het afgeweer. Die antimaterie is steeds daar in die heelal wat ons nie kan sien nie, want lig kan nie die oppervlak bereik nie as gevolg van antigravitasie. En hierdie antimaterie veroorsaak donker energie en daarom brei die heelal uit.
Die mensdom iets bied
Alhoewel die bestudering van donker materie en donker energie meestal vir die teoretiese fisika van belang is, kan die jag ook praktiese implikasies hê. Eerstens kan die hardeware wat ontwerp is vir projekte soos Euclid en die meettegnieke wat ontwikkel word, in 'n hele reeks verskillende velde gebruik word. In die tweede plek is daar die rykdom aan data wat Euclid sal versamel.
"Met ons data meet ons nie net donker energie en donker materie nie, maar neem ons foto's van alles wat ons in die lug op die golflengtes sien," het Laureijs gesê. 'Daar is dus baie meer sterrekunde daarin. En dit is ook 'n opwindende deel, want ons bied iets aan die mensdom, aan sterrekundiges wat so nuut is. Agt jaar van nou af kan u na ESA se webwerf gaan en na enige posisie in die lug gaan en sien hoe dit lyk, met 'n enorme resolusie, tot 'n diepte van tien miljoen jaar gelede. '
ESA / Hubble & NASA, RELICS
Die soeke na donker materie en donker energie gaan egter hoofsaaklik oor die begrip van hoe ons heelal op die mees fundamentele vlak funksioneer, en die beantwoording van 'n vraag wat tans heeltemal verbyster: 'Wat ons rondom ons sien, is slegs 5% van wat daar is in ons heelal. Die ander 95% is donker materie en donker energie, iets wat ons skaars kan verklaar, 'het Laureijs gesê. 'Dit is vir my die fundamentele rede waarom ons Euclid doen.'
Dit is hierdie vreemde, goedkoop vraag waaruit die heelal bestaan wat wetenskaplikes, ingenieurs en sterrekundiges dryf wat aan donker materie werk. Want wat ons rondom ons sien, krap net die oppervlak van wat in die onbekende bestaan.
Hoe "sien" ons donker materie?
U lees so nou en dan 'n wetenskapverhaal waarin u die & beste prentjie van donker materie & quot ooit beweer. As dit so donker is, hoe kan u dit sien? In hierdie week & # x27s & quotVra 'n fisikus & quot, sal ons dit uitvind.
Ek het in vorige rubrieke baie oor donker materie gepraat, maar het u dit geweet & die Donker Materie-bewustheidsweek? & Quot Natuurlik. Ek sal dit vier deur te antwoord op 'n vraag wat my eie Charlie Jane Anders aan my gestel het, wat vra:
Vra 'n fisikus: waarom glo jy in donker materie?
In die aflevering van vandag & # x27s van ons & quotAsk A Physicist & quot -reeks, pak Dr. Goldberg die donkerder kant van die ...
Ek is nuuskierig oor sterrestelsels met donker materie-kerne, en hoe ons donker materie kan & quotsee & quot;
Ek sal dit beantwoord alhoewel sy dit nie in die vorm van 'n vraag omraam het nie, veral omdat dit die subveld is waarin ek werk.
Donker materie is oral. Volgens ons beste kosmologiese model maak dit ongeveer 25% van die energie in die heelal uit, ongeveer vyf keer soveel as wat in die gewone atoomstowwe gevind word waaruit u, ek, die son en die aarde bestaan. Donker materie is oral om ons en skuil skuilend.
Wat donker materie die ninja van die heelal maak, is dat dit (per definisie) geen lig afgee nie. Fritz Zwicky (deel gerus anekdotes oor hom in die kommentaarafdeling) het egter in die 1930's en # x27's opgemerk dat daar blykbaar nie genoeg massa was om sterrestelsels bymekaar te hou nie, gebaseer op hoe vinnig dit lyk asof die sterrestelsels daarin vlieg. rondom.
Maar daar is 'n lang pad om te gaan tussen die bestaan van donker materie en om 'n kaart daarvan te maak, en daarvoor moet ons regtig verstaan hoe swaartekrag werk. Ek moet u vooraf waarsku dat die bespreking 'n bietjie harig gaan word, maar as u uithou, sal u aan die einde beloon word met mooi foto's.
Net genoeg algemene relatiwiteit
Laat ek net drie dinge sê oor hoe lig en swaartekrag saamwerk. Eintlik gaan ek net een ding sê, maar ek sal dit op drie verskillende maniere sê, en met toenemende kompleksiteit. Kies gerus die een waarmee u die gemaklikste is, en gaan daarmee saam.
- Swaartekrag buig ligstrale.
- Lig word van deeltjies gemaak, en soos hulle verby 'n groep sterrestelsels beweeg, buig hulle byvoorbeeld effens daarheen, net soos 'n komeet sou doen as dit deur die aarde beweeg. Ja, dit lewer 'n faktor van twee foute op. Vir hierdie doel kan ek daarmee saamleef. Clusters is groot - dit kan honderde of selfs duisende individuele sterrestelsels bevat, dus die swaartekrag-effek is redelik aansienlik. Aan my mede-fisici op die perseel:
- Massiewe liggame regtig buig ruimtetyd, en lig neem net die kortste roete wat dit kan.
U het waarskynlik een van hierdie diagramme al gesien, waarin ruimte-tyd voorgestel word as 'n groot rubberplaat met 'n albaster in die middel daarvan. Sterre, planete en al die ander, insluitend lig, beweeg so goed as moontlik oor hierdie verwronge laken en neem soms ingewikkelde roetes.
Ek is nie regtig mal oor hierdie verduideliking nie, want in werklikheid is die buiging van die tyddeel van ruimtetyd net so belangrik soos die ruimtedeel, en die klein diagram daarbo kan dit nie regtig wys nie. Vir diegene onder u wat nuuskierig is, is die faktor twee se oorsprong in beide terme.
- Light wil die vinnigste roete moontlik neem. *
- Algemene relatiwiteitspret: die tyd loop stadiger naby massiewe liggame as ver daarvandaan. As 'n slim foton byvoorbeeld van 'n verre sterrestelsel na ons wil kom en onderweg deur 'n groot groep gaan, is dit sinvol om 'n effense omweg te maak. Alhoewel die lig altyd met die snelheid van die lig beweeg, neem dit tyd (volgens mense daar ver) om dieselfde afstand te neem, as die tyd plaaslik vertraag. Te naby aan die groep, en die tyd vertraag net genoeg om die rit moeilik te maak. Te groot ompad, en die werklike kilometers word te veel. Daar is 'n geboë pad om die rand wat net reg is.
- Daar is moontlik verskillende roetes vir lig om te neem. Dit gebeur net met baie ekstreme stelsels, en staan bekend as & quotstrong gravitational lensing. & Quot; Ek gaan nie vandag daaroor praat nie, maar dit is ook netjies omdat u verskeie beelde van dieselfde sterrestelsel kry.
- * Iemand & # x27's gaan met my die stryd aansê en beweer dat hy weet wat lig wil hê. Regtig? Is dit die stryd wat u wil kies?
Wat gebeur as u met die ligspoed reis en u hoofligte aanskakel?
Een van die gewildste vrae uit ons & quotask a physicist & quot funksie was, & quotWat gebeur as u & # x27re ...
Dit is al meer as 90 jaar bekend en bewys sedert Sir Arthur Eddington die skynbare posisieverskuiwing van 'n ster tydens die sonsverduistering in 1919 waargeneem het. In plaas van 'n ster waar dit in die lug moes wees, is dit 'n klein bietjie verder weg van die son af gebuig. Die verskil, ongeveer 1% van die hoek wat u met u blote oog kon meet, was 'n groot oorwinning vir Einstein.
Met ander woorde, dit lyk asof GR die taak het om die afbuiging van ligstrale te voorspel.
Gravitasie lens
Die grootste wegneemete hiervan is dat alle soorte materie, donker of gewone, 'n swaartekragveld skep wat die pad van ligstrale afbuig. Alhoewel ons gewone goed direk kan sien (omdat dit lig afgee of absorbeer), met donker materie, is ons nie so gelukkig nie. Om donker materie eintlik te sien & quot; moet ons 'n tegniek gebruik wat swaartekraglens genoem word.
Hier is die opset: jy en jou teleskoop is hier op aarde (of in 'n nabygeleë baan), die ding wat jy wil in kaart bring - byvoorbeeld 'n groep sterrestelsels - is êrens ver in die ruimte, en daar is baie en baie sterrestelsels in die verte daardie. Dit is hierdie sterrestelsels in die verte wat ons sal help.
Daar is egter 'n vangplek. Anders as met die Eddington-verduistering, kan ons nie wag vir 'n toevallige geleentheid nie. Die sterrestelsels en trosse beweeg baie, baie stadig, en selfs as die lig van die sterrestelsels afbuig, het ons geen idee waar hulle regtig sou wees as daar nie 'n groot swaartekrag-groep in die pad was nie.
Ligstrale van die een kant van een van die agtergrondstelsels word afgewyk met 'n ander hoeveelheid as die lig wat van die ander kant af kom. Hoe nader die lig aan die groep beweeg, hoe meer dit afgebuig word hoe verder dit beweeg, hoe minder word dit afgebuig. Dit het tot gevolg dat die beeld wat ons sien, geknyp word. Met ander woorde, eerder as om sirkelvormig te lyk, sal 'n sterrestelsel vir ons soos 'n ellips lyk. Hoe meer ellipties dit is, hoe sterker is die swaartekragveld, en die coolste ding is dat die effekte daartoe sal lei dat die beelde van hierdie sterrestelsels geneig is om 'n ring te maak om die groot massas in die groep.
Terloops, jy het sulke dinge in jou alledaagse lewe gesien. Neem net 'n gewone vergrootglas en kyk na die kante. Die miere wat u probeer braai, sal vreemd gerek en verdraai lyk.
Die effek is gewoonlik redelik klein (minder as 1% vir die meeste beelde, alhoewel die effek groot kan wees vir beelde op die regte plek), dus moet u gemiddeld meer as honderde beelde neem om 'n goeie kaart te maak, maar gelukkig is daar baie en baie sterrestelsels daar buite.
Gaan voort en kyk weer na die prentjie bo. Dit is 'n baie ryk groep genaamd Abell 1689. U sien 'n paar dinge raak. Eerstens, as u regtig mooi kyk, sal u sien dat daar 'n klomp klein vlekagtige sterrestelsels is wat in lyne uitgestrek is en dat dit lyk asof hulle almal 'n stralekrans rondom die groep maak (ook bekend as die groot, helder sterrestelsels in die middel) . Terloops, daar is ook honderde sterrestelsels wat u moeilik met u oog kan opspoor, maar wat u maklik met 'n rekenaarprogram kan kies.
Die bewolkte stukkies in die beeld stem ooreen met die rekonstruksie van waar die massa gebaseer is op die lenstegniek. Groot opmerking: U sien dit eintlik nie deur die teleskoop nie. Dit is die saak wat ons lei af om daar te wees op grond van hoe die agtergrondstelsels verdraai word. Dit is ook die rede waarom & quotseeing & quot donkermaterie in aanhalings is. Maar ek wil al die klagtes van onder af verwag. Sommige sinici gaan ongetwyfeld sê dat dit 'n rekonstruksie is, dat dit nie tel nie. Ek wil egter daarop wys dat die kaart wat ons kry nie mal is nie, maak nie saak hoe u daarna kyk nie. Onthou, as ons die rekonstruksie doen, kyk ons nie na die sterrestelsels self nie. Maar tog, daar is baie materie stem ooreen met elkeen van hulle. Dit sou nie gebeur as hierdie metode reguit piesangs was nie.
Nie verrassend nie, die meeste dinge is naby die middel. Dit is die kern van die nougatagtige donker materie waaroor Charlie Jane gevra het. U sien dat baie van die massa met die groot helder sterrestelsels (in goud) opgestel is. Dit is nie 'n verrassing nie. Wat verbasend is, is dat daar baie streke is wat blykbaar min of geen sterrestelsels bevat nie, maar wat ook 'n redelike hoeveelheid stof bevat.
NASA / CXC / STSci / CfA M.Markevitch et al., D. Clowe et al.
Hierdie kaarte kan met allerlei stelsels gemaak word. Die bekendste is miskien 'n paar jaar gelede van 'n stelsel met die bynaam die & quotBullet Cluster, & quot, wat basies twee ryk trosse is wat onlangs (of wat onlangs op kosmiese tydskale oorgaan) met mekaar gebots het. Die warm gas (in pienk) is uitgetrek en het 'n baie koel skokfront, maar die donker materie van die twee trosse (in blou) het blykbaar net deur mekaar geloop. Aangesien die oorgrote meerderheid gewone materie in die vorm van gas is, lyk dit vreemd dat die gas en die massa nie met mekaar in lyn is nie.
Hierdie effek is ook nie net beperk tot trosse nie. My vriend, Richard Massey, en sy medewerkers het hierdie koel 3-d beskouing van die donker materie in een deel van die heelal gemaak deur na baie en baie agtergrondbeelde op verskillende afstande te kyk. Dit is egter dieselfde basiese idee as die meet van trosse. Hulle meet net die vorms van baie klein agtergrondstelsels.
Bonusvraag: Hoe weet ons dat donker materie nie van swart gate gemaak is nie?
Ek wil graag afsluit met 'n mini-bonusvraag wat nou verwant is: hoe weet ons dat al die donker materie nie net swart gate is nie?
Ons kan lensies plaaslik in ons eie sterrestelsel sowel as in die breër heelal gebruik. Alhoewel dit waar is dat u swart gate nie direk kan sien nie, is dit doen sterk swaartekragvelde hê. Gestel daar was genoeg sterurgrootte swart gate in ons sterrestelsel (behalwe die reuse in die middel) om die ontbrekende massa te vorm. Soms kom daar meestal 'n swart gat voor 'n agtergrondster. Dit sou wees soos om 'n vergrootglas voor die son te laat beweeg, net sonder die braaimiere. Vir 'n paar dae (of weke) lyk die ster helderder en vervaag dan na die vorige helderheid in 'n voorspelbare patroon. Hierdie & quotmicrolensing & quot gebeure is redelik skaars, maar dit gebeur wel. Al wat u hoef te doen, is om miljoene sterre te monitor en te wag totdat een van hulle sterker word.
Die jeugdige MACHO- en OGLE-projekte het juis dit gedoen, en wat hulle gevind het, is dat ons Galaxy ten minste nie 'n reuse-swerm swart gate het wat die ontbrekende massa vorm nie.
Kategorieë
Statistieke
| Aantal kyke: | 1,411,490 |
| Hou van: | 24,051 |
| Hou nie van: | 355 |
| Opmerkings: | 1,556 |
| Tydsduur: | 12:00 |
| Opgelaai: | 2015-12-03 |
| Laaste sinkronisering: | 2020-11-18 04:15 |
Op Crash Course Astronomy duik Phil vandag in baie donker sake. Die goed wat ons eintlik in die heelal kan waarneem, is nie al wat daar is nie. Sterrestelsels en ander groot strukture in die heelal word geskep en verskuif deur 'n krag wat ons meestal indirek waarneem, deur die impak daarvan waar te neem: DONKER SAAK.
INHOUDSOPGAWE
Normale en donker saak 0:55
Donker saak is slegs in wisselwerking met normale saak 4:27
Donker saak buig lig 5:08
Inleiding (0:00)
Baie mense het opgemerk dat Sterrekunde 'n nederige onderneming is om na te streef. Elke keer as ons 'n nuwe ontdekking doen, vind ons onsself verder van belang verwyder.
Die aarde is maar een planeet onder baie, wat wentel om 'n son wat een ster is onder honderde miljarde, in die buitewyke van 'n sterrestelsel wat een is onder honderde miljarde meer. Dit is maklik om redelik klein te voel as u al die prag daar buite sien. En ons sterrekundiges maak dit steeds erger, want nou weet ons dat wat ons kan sien, nie eers alles daar is nie is.
Normale saak, die dinge waaruit u en my bestaan en alles wat ons in die heelal waarneem? Dit is maar 'n klein fraksie van wat eintlik daar buite is. Dit is tyd dat ons oor baie, baie donker sake praat.
Rubin and Discovery of Dark Matter (0:55)
In die 1960's en 1970's het sterrekundige Vera Rubin spiraalstelsels waargeneem. Sy was geïnteresseerd in hoe hulle draai, want jy kan baie oor 'n sterrestelsel leer. Dink aan die sonnestelsel. Johannes Kepler het in die 1600's agtergekom dat hoe verder 'n planeet van die son af is, hoe stadiger wentel dit. Isaac Newton het getalle daarby bereken en die sterkte van die son se swaartekrag bereken, wat beteken dat ons weer die massa van die son sou kon kry.
Dieselfde met sterrestelsels. As u kan meet hoe hulle draai, hoe vinnig gaswolke in hul wentelbane naby die rand van die sterrestelsel beweeg, byvoorbeeld, kan u die massa van die hele sterrestelsel bereken. Sterrestelsels is so groot dat jy nie die newels fisies kan sien beweeg nie, maar jy kan hul Doppler-skuif meet, wat jou snelheid gee.
Wat Rubin verwag het om te sien, was dat hoe verder uit die middel van die sterrestelsel die gaswolk was, hoe stadiger sou dit beweeg, net soos verre planete van die son af stadiger in hul wentelbane beweeg. Wat sy gekry het, was egter die teenoorgestelde. Vir baie sterrestelsels, hoe verder u van die middelpunt af gegaan het, hoe vinniger het die wolke beweeg! Selfs op sy beste, het die snelhede met afstand afgeplat toe dit moes daal.
Dit het beteken dat die swaartekrag van die sterrestelsels konstant op die hele skyf was en nie van die middelpunt af geval het soos u sou verwag nie. Maar dit is bisar. Beelde van die sterrestelsel toon dat die aantal sterre en ander massiewe voorwerpe duidelik afgeneem het hoe verder van die middelpunt af. Daar is eenvoudig nie genoeg massa ver van die sentrum af om die vinnige rotasiesnelheid te verreken nie. Of, nie genoeg massa van dinge wat ons kan sien nie.
Die enigste verklaring is dat daar donker materiaal moet wees wat bydra tot die swaartekrag - iets behalwe gas, sterre en stof. Nie net dit nie, die sterrestelsel moet in 'n halo van hierdie materiaal ingebed wees om die vorms van die rotasiegrafieke reg te kry. En daar moet baie van wees. Rubin het bevind dat daar vyf tot ses keer soveel van hierdie onsigbare materiaal moet wees as die sigbare materie in sterrestelsels.
Reeds in die dertigerjare het die sterrekundige Fritz Zwicky 'n soortgelyke gevolgtrekking gemaak met die meet van die snelhede van sterrestelsels in sterrestelsels. Die sterrestelsels het te vinnig beweeg om in die groep te bly. Teen die gemete spoed moes hulle afgegooi gewees het. Daarom het hy tot die gevolgtrekking gekom dat daar baie meer erns in die trosse moet wees as net die sigbare materiaal.
Dit blyk dat Zwicky se waarnemings heeltemal te veel onsekerheid gehad het om vaste aansprake te maak. Hy het die hoeveelheid onsigbare materiaal oorskat. Rubin se waarnemings was baie, beter en akkurater. Die term wat Zwicky gebruik het om hierdie geheimsinnige materiaal te noem, is egter vas, en ons gebruik dit steeds - Donker materie.
Oor die jare het meer waarnemings slegs die metings van Rubin bevestig. Ons sien soortgelyke gedrag in byvoorbeeld elliptiese sterrestelsels. Ironies genoeg wys beter metings van snelhede van die sterrestelsel-tros-lid dat hulle in werklikheid te vinnig beweeg, en dat trosse ook donker materie moet bevat. Zwicky was om die verkeerde rede reg, en uiteindelik word Rubin erken dat hy die ontdekking gemaak het.
Die idee dat sterrekundiges so baie van die materiaal in die heelal donker moet wees, is natuurlik bevredigend. Alles gee 'n soort lig, maar meer waarnemings ondersteun die bestaan van donker materie.
Wat is Dark Matter? (3:52)
So, wat is donker materie? Dit was die groot vraag. Sterrekundiges was metodies. They listed every single thing they could think of that dark matter could possibly be: cold gas, dust, dead stars, rogue planets, everything. Even weird subatomic particles that were predicted to exist in quantum mechanics theories but never seen before.
Then they thought of ways they could detect these objects. Cold gas would emit radio waves, for example. But everything they tried came up empty. One by one they crossed objects off the list, and eventually, everything made of normal matter-- atoms and molecules, protons, electrons, and neutrons-- was eliminated. All that was left on the list was that truly bizarre stuff, those screwy subatomic particles no one had ever seen before.
One such particle is called an axion. They've never been detected, but their properties match what we see of dark matter. Axions have mass, so if you have a huge cloud of them, they'll have enough gravity to affect galaxies. They don't tend to emit much light, so even a huge cloud of them would be dark. And they have another weird property they don't interact with normal matter terribly well. An axion would pass right through you like you weren't there.
If dark matter were made of axions, then clouds of it can be enveloping clusters of galaxies and we'd never see them. If that's the case, how could we ever know if they're there or not? It turns out there is a way, but before I talk about that, we have to go over something pretty weird. Actually, several somethings weird.
Focus On: Gravitational Lensing (5:14)
As I mentioned in our black hole episode, one of Albert Einstein's big ideas was that space wasn't just emptiness between stars. In a sense, it was an actual thing, with all of matter and energy embedded in it. Although you have to be careful not to take the analogy too literally, in many ways, it acts like a fabric with everything stuck to it. This is more than just a theoretical construct it has real implications.
For one, what we perceive as gravity (the force pulling two objects together) was actually just a bending of this fabric of space, a warp. It's like a bowling ball sitting on a soft mattress. The surface of the mattress bends, and if you roll a marble past it, the path of the marble will curve.
This is true for light too. It's like having a bend in the road cars follow the bend as they move, and trucks do too. Everything does. With light, it doesn't bend nearly as much as matter does, but it does curve if it moves through space distorted by gravity. The more massive an object is, the more gravity it has, the more it warps space, and the more it can warp the path of a light beam.
You know what else bends light? A lens! So we call this effect gravitational lensing.
Now picture a cluster of galaxies. It has a lot of mass in a relatively small space, well in cosmic terms. If there's a galaxy on the other side of the cluster from us, much farther away, the light that more distant galaxy sends out gets bent on its way to us. The image of the galaxy can get smeared out, distorted, forming fantastic and weird shapes.
Einstein's equations tell us that the amount of bending depends on the mass of the cluster, so we can, in theory, measure the mass of the cluster by the distortion of objects behind it. Not only that, but it gives us a map of where that mass is.
Bullet Cluster Observations (6:49)
Astronomers used this method on a cluster of galaxies located about 3.5 billion light years away, called the Bullet Cluster. It's a very special object. It's actually not just a cluster, but a collision of two clusters. That's right, two huge groups of galaxies are physically colliding and may eventually merge to form one huge-r cluster.
When galaxies collide, they tend to pass through each other like ghosts, but in clusters, between the galaxies there are vast amounts of gas. When clusters collide, the gas in the two clusters does indeed smack into each other and gets incredibly hot. So hot, in fact, the gas will emit x-rays. This provides an interesting opportunity.
Optical-light images show the two clusters next to each other. They've already done one pass, in fact. The galaxies move though each other as expected. The gas in the clusters can't do that though, so you'd expect most of it to be between the galaxies, having slowed down as the clouds collided with each other, more or less head-on. Using the Chandra X-ray Observatory, astronomers could map out where that hot gas was, and as expected, it lies mostly between the galaxies, having slowed down after the collision. You can even see how the collision has shaped the gas, forming a bow shock in one cluster, like the waves of water created by a rapidly moving boat.
But there's more. Even though the Bullet Cluster is very far away, there are actually hundreds of galaxies even farther away that can be seen in the optical images. The gravity of the matter in the Bullet Cluster distorted those background galaxy images subtly. And by very carefully measuring that distortion, a map of all the mass in the Bullet Cluster was made. including dark matter.
If dark matter is made of axions, then you'd expect it to mostly be surrounding the sub-clusters themselves because, like the galaxies, the clouds of dark matter axions would pass right through each other. And when you do make the map, that's exactly what you see. The background galaxies show there's a lot of matter (shown here in violet) centered on the two clusters, but it's clearly not the hot gas seen by Chandra, and is giving off no light. It looks very much like dark matter.
Since the Bullet Cluster observations have been made, several other clusters have been observed showing the same sort of behavior. Attempts have been made to explain these clusters without using dark matter, but in the end, the simplest explanation looks to be the best one. The stuff we see isn't all the stuff there is.
To be honest, we still don't know what dark matter is. Axions are one possibility, but others exist. Lots of experiments have been set up to try to detect the various flavors of subatomic particles, but the very nature of dark matter (it doesn't give off light and doesn't interact well with normal matter) makes it really hard to find. That's why it took so long to even know it existed in the first place.
Dark Matter's Effect on the Universe (9:26)
But even though it's incredibly elusive, it turns out that dark matter has had a profound effect on the universe. As we'll see in upcoming episodes, we're getting a pretty good idea of how the universe got its start and how it's evolved over the eons.
We think smaller objects formed first, clumping together into larger and larger structures. So stars formed first, then galaxies, then clusters. It turns out that larger structures would've had a hard time forming in the early universe as energy was blasted out by the newborn stars and galaxies. Bigger stuff couldn't aggregate due to all that heat.
That is, without dark matter. When you include dark matter in the physics, the structures we see in the universe kan vorm. Hoe gaan dit? Something like 85% of the matter in the universe is stuff we can't see, can barely detect, and is made of something we know not what, but the largest structures in the cosmos owe their existence to it.
We humans can get a little arrogant thinking we occupy a special place in the universe. In a sense, we do, because most of the universe is cold empty space, and we live in a relatively warm and dense part of it. But the stuff that makes us up-- the protons, electrons and neutrons of normal matter-- that's in a serious minority when it comes to all the matter there is. In a way, Obi-Wan Kenobi was right there may not be an actual Force, but there is dark matter. It surrounds us and penetrates us, it binds the galaxy together.
Recap (10:48)
Today you learned that the kind of matter we see, what we call "normal matter" is only one kind of matter. There's also dark matter, which we cannot directly see, and which interacts with normal matter only through gravity. It affects how galaxies rotate, how galaxies move in clusters, and how large structures form in the universe. It can be detected in many ways, one of which is by seeing how its mass affects the path of light coming from distant galaxies as it passes through dark matter in galaxy clusters.
Credits (11:15)
tab to toggle keyboard shortcuts.
[ (left bracket): go back five seconds
] (right bracket): go forward five seconds
= (equals): insert a timestamp
(backslash): play or pause the video
Flagging a point in the video using (?) will make it easier for other users to help transcribe. Use it if you're unsure what's being said or if you're unsure how to spell what's being said.
Celebrating The Dark Universe
This image combines visible light exposures of galaxy cluster Abell 2744 taken by the NASA/ESA Hubble Space Telescope and the European Southern Observatory's Very Large Telescope, with X-ray data from NASA's Chandra X-ray Observatory and a mathematical reconstruction of the location of dark matter.
This image combines visible light exposures of galaxy cluster Abell 2744 taken by the NASA/ESA Hubble Space Telescope and the European Southern Observatory's Very Large Telescope, with X-ray data from NASA's Chandra X-ray Observatory and a mathematical reconstruction of the location of dark matter.
Dark energy is here to stay. This year's Nobel Prize in Physics was given to a trio of astronomers who made an extraordinary discovery in 1998: that the universe not only is expanding, but it's doing so at an accelerated rate. Nobel Prize winner physicist Frank Wilczek called this "the most fundamentally mysterious thing in basic science." It's an understatement to say that when the accelerated universe was first announced, the physics and astronomy community were completely baffled. To a large extent, we still are, 13 years later. I'd like to use the blog today to put their discovery into context, exploring why dark energy is so bizarre.
But first, some presentations: Saul Perlmutter is an astrophysicist at the Lawrence Berkeley National Laboratory at the University of California, Berkeley Brian Schmidt, born in Montana, is an astronomer at the Research School of Astronomy and Astrophysics at the Australian National University and Adam Riess is a professor of Astronomy and Physics at the Johns Hopkins University, and a senior staff member at the Space Telescope Institute. Adam Riess and Brian Schmidt were part of the High-z Supernova Research Team, operating from telescopes in Cerro Tololo, Chile, while Permutter, who got half the prize, headed the Supernova Cosmology Project.
When physicists say the universe is expanding we don't mean that objects are flying off from a central point like shrapnel from an explosion. If that were the case, the universe would have a center, the point where the big bang happened, while — as in the case of the surface of a sphere — no point in the universe is more important than any other. So what do we mean?
The expansion of the universe is actually the expansion, or stretching, of space itself. We can picture this by imagining that space is like a rubber sheet, where galaxies are anchored. As the sheet stretches equally in all directions, it carries the galaxies along with it. If you are an observer in a galaxy, you will see the other galaxies moving away from you and conclude that the universe is expanding.
How, exactly, do we know galaxies are moving away from us? We measure their light (in the visible and other wavelengths, like infrared, ultraviolet, radio . ) using what is known as "standard candles," sources that have the same emission of light everywhere. For example, if you have 10 identical flashlights and spread them out in a dark field, the light will dim with the square of the distance from you. So, since the flashlights are identical, by measuring the intensity of their emitted light you can infer how far away they are. The biggest challenge for astronomers trying to see far away galaxies is precisely to find reliable standard candles that are powerful enough to be caught by their telescopes.
The triumph of the dark energy trio is to have found standard candles at galaxies really far away. So far, in fact, that their light had left them roughly five billion years ago, around the same time the sun and the earth were being formed from a primeval hydrogen cloud.
The standard candles they found are called supernovae Type Ia, amazingly powerful explosions that happen when one star sucks the matter from a neighboring one in a furious way, to a point where it can't support itself any longer. These supernova explosions are among the most powerful in the universe and, most importantly, show very little variation in brightness, to about 10 percent: just what is needed for a standard candle.
Once in possession of the candles, astronomers can also determine the velocity with which their host galaxies are receding from us. To do that, they use the Doppler shift, the change in the shape of waves that happens when their source moves. For example, when a truck blows its horn while approaching you, you hear a higher pitch (shorter wavelength), while if it blows its horn when moving away, the pitch will be lower (longer wavelength). The same happens with light waves: as the source moves away (as it would in an expanding universe), its light gets shifted toward the red. The faster the movement, the larger the change.
Putting the distance and velocity results together, astronomers can then determine how fast the universe is expanding at different moments of its history. Essentially, this is a cranked-up version of the technique that astronomer Edwin Hubble used in 1929 to establish the expansion of the universe. What the trio found was that the expansion, at about five billion years ago or so, became much faster, as if cosmic turbo engines were turned on. Something capable of accelerating the cosmos became dominant at about that time. The question is what was it?
Cosmology has advanced to such an extent that we now can say with confidence that the universe appeared 13.7 billion years ago and that it has been expanding ever since, fueled by its energy and matter content. More remarkably, there are three main ingredients to the cosmic recipe: ordinary matter, the atoms you and stars are made off, makes up only 4 percent of the total 23 percent comes in the form of dark matter, probably made of small particles that only interact with ordinary matter via gravity — we can "see" dark matter by the way it makes galaxies spin and how it bends light as it travels through space, but we still don't know what it is and finally, the rest, 73 percent of the stuff in the universe, is attributed to dark energy, the cause of the baffling cosmic acceleration. So, what the trio discovered in 1998 is the dominant source of energy in the cosmos, powerful enough to make it stretch faster than the speed of light.
"What?" you say. "How can something go faster than light? Are these neutrinos?" Glad nie. The laws of physics as we know them prohibit particles of matter (including neutrinos) from traveling faster than light, but not space itself. It can stretch faster than light without any problem.
The challenge now is to determine what could be the source of this expansion, that is, to determine the nature of dark energy. As I mentioned here last week, it could be related to Einstein's cosmological constant which, in turn, could be related to ephemeral energy fluctuations predicted to occur even in empty space (in the vacuum) by quantum theory or it could be some new force of nature, related to an undiscovered field or it could point to the need to revise Einstein's theory of general relativity, which encompasses our current understanding of gravity. At this point, all bets are off. Which makes the coming years extremely exciting for cosmology. Whatever dark energy turns out to be, the answer is bound to redefine the way we think about the relation between space, time and matter.
You can keep up with more of what Marcelo is thinking on Facebook.
Wat is donker materie?
Dark matter is a theoretical type of matter which solves the missing mass issue.
Explanation:
Observations of how stars rotate around galaxies produced a problem. The visible matter in the galaxy is not enough to explain the way the stars orbit the galaxy. Additional mass is required to explain this.
In fact ordinary matter is now thought to account for only about 5% of the mass-energy in the universe. The rest is thought to be dark matter and dark energy.
Dark energy is another theoretical concept which explains the expansion of the universe.
Dark matter was devised to account for much of the missing mass in the universe. It doesn't interact with normal matter except through gravity and possibly the weak force.
(In the photo, the arc or lensing effect is caused due to Dark matter.)
The most accepted theory is that dark mater consists of as yet undiscovered particles such as Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). There is as yet no evidence of any such particle.
Some physicists are attempting to eliminate the need for dark matter by modifying our laws of physics to explain the orbits of stars in large structures such as galaxies.
Another theory, which I particularly like, is that dark matter is made up of black holes.
