διαστημα Σκοτεινή Ύλη - Σκοτεινή Ενέργεια
διαστημα Σκοτεινή Ύλη - Σκοτεινή Ενέργεια
1 2
1 . Ο αστρονομικός δορυφόρος Planck της ESA .
2 . Το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτινών Χ Chandra στο « αμπάρι » του διαστημικού λεωφορείου με το οποίο εκτοξεύτηκε .
τής σκοτεινής ύλης . Οι αστροφυσικοί συμφωνούν ότι η σκοτεινή ύλη υπάρχει . Όμως από τι αποτελείται ; Η φύση της αποτελεί μέχρι στιγμής δυσεπίλυτο αίνιγμα , παρ ’ ότι υπάρχουν αρκετές σχετικές θεωρίες . Η συνηθισμένη ύλη αποτελείται από βαρυόνια . Υπάρχουν τρεις ομάδες στοιχείων που δείχνουν ότι η πλειονότητα της σκοτεινής ύλης δεν αποτελείται από βαρυόνια . 1 . Η θεωρία της πυρηνοσύνθεσης της ύλης στο πλαίσιο της Μεγάλης Έκρηξης προβλέπει με ακρίβεια την παρατηρηθείσα αφθονία των χημικών στοιχείων . Προβλέπει επίσης ότι η βαρυονική ύλη αντιστοιχεί στο 4-5 % της κρίσιμης πυκνότητας του σύμπαντος . Όμως τα παρατηρησιακά στοιχεία δείχνουν ότι η συνολική ύλη αντιστοιχεί στο 30 % της κρίσιμης πυκνότητας . 2 . Μεγάλης κλίμακας αστροφυσικές έρευνες για βαρυτικούς μικροφακούς έδειξαν ότι ένα μικρό μόνο μέρος της σκοτεινής ύλης του Γαλαξία μας μπορεί να κρύβεται σε συμπαγή σκοτεινά αντικείμενα . Τα εξαιρούμενα αντικείμενα έχουν μάζα από 50 % της γήινης μέχρι 30πλάσια του Ήλιου , κάτι που αποκλείει σχεδόν όλους τους πιθανούς υποψηφίους . 3 . Η λεπτομερής ανάλυση των ανισοτροπιών της κοσμικής ακτινοβολίας του φόντου δείχνει ότι περίπου τα 5 / 6 της συνολικής ύλης υπάρχουν σε μια μορφή που δεν αλληλεπιδρά σημαντικά με τη συνηθισμένη ύλη ή με τα φωτόνια ( τα σωματίδια-φορείς τής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ). Ένα μικρό ποσοστό τής σκοτεινής ύλης μπορεί να είναι βαρυονική : αστρονομικά αντικείμενα που αποτελούνται από συνηθισμένη ύλη , αλλά δεν εκπέμπουν καθόλου ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία . Η μελέτη τής πυρηνοσύνθεσης στη Μεγάλη Έκρηξη δείχνει ότι η συντριπτική πλειονότητα της σκοτεινής ύλης δεν μπορεί να αποτελείται από βαρυόνια ούτε σχηματίζει άτομα . Τα σωματίδια τής σκοτεινής ύλης δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο . Υπάρχουν αρκετοί υποψήφιοι για τα εξωτικά αυτά σωματίδια . Η μη
βαρυονική σκοτεινή ύλη μπορεί να αποτελείται από τα υποθετικά αξιόνια . Τα νετρίνα μπορούν να αποτελούν ένα μικρό μέρος τής σκοτεινής ύλης . Η μη βαρυονική σκοτεινή ύλη δεν συνεισέφερε στη δημιουργία των στοιχείων στο πρώιμο σύμπαν , συνεπώς η παρουσία της γίνεται αισθητή μόνο μέσω της βαρυτικής έλξης . Επιπλέον , αν τα σωματίδια από τα οποία αποτελείται είναι υπερσυμμετρικά , έχουν δηλαδή το « κατοπτρικό » τους αντίστοιχο , μπορούν να αλληλοεξαλείφονται και πιθανώς να παράγουν παρατηρήσιμα φαινόμενα , όπως ακτίνες γάμμα ή νετρίνα . Η μη βαρυονική σκοτεινή ύλη ταξινομείται με βάση τη μάζα των σωματιδίων που υποτίθεται ότι την αποτελούν και με την τυπική ταχύτητα διασποράς αυτών των σωματιδίων ( τα μαζικότερα σωματίδια κινούνται βραδύτερα ). Υπάρχουν τρεις βασικές θεωρίες : η Ψυχρή Σκοτεινή Ύλη ( CDM ), η Θερμή Σκοτεινή Ύλη ( WDM ) και η Καυτή Σκοτεινή Ύλη ( HDM ). Αυτός ο διαχωρισμός δεν αντιστοιχεί σε πραγματική θερμοκρασία , αλλά σχετίζεται με το πόσο γρήγορα κινούνται τα σωματίδια , δηλαδή τι απόσταση διάνυσαν εξαιτίας της τυχαίας κίνησης στο πρώιμο σύμπαν προτού επιβραδυνθούν εξαιτίας της διαστολής του σύμπαντος . Αυτή η σημαντική απόσταση ονομάζεται « μήκος ελεύθερης ροής » ( free streaming length ). Η Ψυχρή Σκοτεινή Ύλη αποτελείται από σώματα με πολύ μικρότερο μήκος ελεύθερης ροής από έναν πρωτογαλαξία , η Θερμή από σωματίδια με μήκος ελεύθερης ροής παρόμοιο με έναν πρωτογαλαξία και η Καυτή από σωματίδια με μήκος πολύ μεγαλύτερο από έναν πρωτογαλαξία . Μια τέταρτη κατηγορία , η « ανάμικτη σκοτεινή ύλη » εξετάστηκε για λίγο , αλλά απορρίφθηκε στη δεκαετία του 1990 , όταν ανακαλύφθηκε η σκοτεινή ενέργεια ( βλ . πλαίσιο ). Σήμερα , η Ψυχρή Σκοτεινή Ύλη θεωρείται η απλούστερη εξήγηση με βάση τις περισσότερες κοσμολογικές παρατηρήσεις . Η σύνθεσή της βέβαια αποτελεί ακόμα αίνιγμα . Οι πιθανότητες κυμαίνονται από εξωτικά αντικείμενα με περίεργα ονόματα όπως MACHO
116 02 / 2015