Jeder von uns hat mindestens einmal von "dunkler Materie" gehört, aber nicht jeder kann richtig erklären, was es ist. Vielleicht sind diese Erklärungen nicht erforderlich, da die neuesten Forschungsergebnisse die Existenz der "Dunklen Materie" als solche in Frage stellen.
GALAKTISCHE ANOMALIE
Die Hypothese der „Dunklen Materie“entstand, um die Natur der von Astronomen beobachteten Anomalie zu verstehen.
1922 kam der Niederländer Jacobus Kaptein, der die Bewegung von Sternen studierte, zu dem Schluss, dass ein wesentlicher Teil der Materie in der Galaxie unsichtbar ist - in seiner Arbeit wurde wahrscheinlich erstmals der Begriff "Dunkle Materie" verwendet. Zehn Jahre später wurde die Hypothese vom Radioastronomen Jan Oort unterstützt, aber ein Jahr später verbreitete sie sich, als der Schweizer Astrophysiker Fritz Zwicky die Radialgeschwindigkeiten von acht Galaxien am Rand des Koma-Clusters (Koma-Konstellation) berechnete und die erhaltenen Daten mit ähnlichen Daten verglich, aber mit berechnete unter Verwendung der scheinbaren Helligkeit des Clusters. Er fand heraus, dass die Gesamtmasse des Clusters vierhundertmal größer sein muss als die Masse seiner Sterne, um die Stabilität aufrechtzuerhalten. Auf dieser Grundlage schlug Zwicky vor, dass es im Cluster eine signifikante Menge an Materie gibt, die für uns unsichtbar bleibt.hat aber den stärksten Gravitationseffekt auf Galaxien. Zwicky hat einen Fehler in den Berechnungen um eine Größenordnung gemacht, aber sorgfältigere Messungen haben bestätigt: Die Masse des Koma-Clusters konvergiert im Ergebnis nicht signifikant, wenn sie auf zwei verschiedene Arten berechnet wird!
Vor Verallgemeinerungen musste jedoch nachgewiesen werden, dass ein solcher Effekt auf absehbarem Raum weit verbreitet ist. 1939 entdeckte der amerikanische Astronom Hores Babok bei der Untersuchung der nächsten Galaxie M 31 (Andromeda-Nebel), dass die Rotationsgeschwindigkeit der Sterne um ihr Zentrum nicht abnimmt, wie von der Himmelsmechanik vorhergesagt, umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, sondern nahezu konstant bleibt. Dies bedeutet, dass die Galaxie über ihre gesamte Länge eine signifikante Masse an unsichtbarer Materie enthält. Babok assoziierte die Anomalie jedoch nicht mit einer unverständlichen "dunklen Materie", sondern schlug vor, dass im äußeren Teil von M 31 einige Prozesse stattfanden, die ihre Dynamik veränderten.
DARKER DARK
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Die Astronomen kehrten in den 1960er Jahren zur Hypothese der "Dunklen Materie" zurück, als neue präzise Instrumente zur Untersuchung des Universums auftauchten. 1975 sprachen Vera Rubin und Kent Ford auf einer Konferenz der American Astronomical Society darüber, dass es ihnen gelungen sei, zuverlässige Daten zu erhalten, die auf eine signifikante Diskrepanz zwischen der Theorie der Massenverteilung in Galaxien und der beobachteten Realität hinweisen. Die Wissenschaftler verwendeten den modernsten Spektrographen, der es ermöglichte, die Rotationsgeschwindigkeit der Zweige von Spiralgalaxien auch "vom Rand aus gesehen" zu bestimmen. Und sie fanden heraus, dass sich die überwiegende Mehrheit der Sterne in Galaxien in ihren Bahnen mit derselben Winkelgeschwindigkeit bewegt, was die unglaubliche Annahme bestätigt: Die Massendichte in Galaxien ist gleichmäßig verteilt. Nach weiteren drei Jahren wurden die Beobachtungen unabhängig bestätigt.und 1980 erkannte die astronomische Gemeinschaft schließlich die Gültigkeit der Schlussfolgerungen an. Gleichzeitig stellte Rubin fest, dass Galaxien eine Menge unsichtbarer Materie enthalten müssen, die sechsmal so groß ist wie das, was wir durch Teleskope sehen können, damit die Theorie mit der Praxis übereinstimmt.
Zur gleichen Zeit kamen andere Beweise an. Erstens zeigte die Untersuchung der Bewegung in Systemen von Doppelgalaxien den kolossalen Einfluss der "Dunklen Materie", der eindeutig gegen die klassischen Gesetze der Himmelsmechanik verstößt. Zweitens würden elliptische Galaxien ohne das Vorhandensein von "dunkler Materie" schnell ihr heißes Gas verlieren, was nicht beobachtet wird. Drittens biegt die „dunkle Materie“selbst das Licht, was sich in der Wirkung der Gravitationslinse zeigt.
Heute wird allgemein angenommen, dass der Anteil der "dunklen Materie" 84,5% aller im Universum enthaltenen Materie beträgt.
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Die Idee der „dunklen Materie“erwies sich bei Kosmologen als gefragt, als sie die Inhomogenität der Reliktstrahlung (kosmischer Mikrowellenhintergrund), die durch die Theorie des Ursprungs des Universums vorhergesagt wurde, nicht erkennen und damit das Auftreten galaktischer Strukturen erklären konnten. Die Einführung einiger Teilchen in das Modell, die fast nicht mit gewöhnlicher Materie interagieren, aber sehr schwer sind, ermöglichte es, die aufgetretenen Schwierigkeiten zu umgehen. Anfang der neunziger Jahre wurde die Inhomogenität der Reliktstrahlung jedoch mithilfe des Orbitalobservatoriums COBE nachgewiesen. Es schien, dass die Frage geschlossen war, aber "dunkle Materie" hat die Wissenschaftler bereits so fasziniert, dass sie sie nicht aufgaben, sondern im Gegenteil nach einem "Träger" auf subatomarer Ebene suchten.
Das Problem ist, dass "dunkle Materie" nicht mit elektromagnetischer Strahlung (einschließlich sichtbarem Licht) interagiert und daher mit herkömmlichen Methoden nicht erfasst werden kann. Schlimmer noch, die Untersuchung der Bewegung von vierhundert Sternen in einem Radius von 13.000 Lichtjahren von der Sonne zeigte keinen Einfluss der "Dunklen Materie", und Wissenschaftler mussten zu dem Schluss kommen, dass sie in unserer Weltraumregion (etwa 500 Gramm) vernachlässigbar ist Das heißt, die Registrierung eines Partikels einer solchen Substanz ist unglaublich schwierig, wenn nicht unmöglich. Die Physiker versuchten, das Problem theoretisch zu lösen, indem sie die Parameter einer hypothetischen Substanz basierend auf dem Standardmodell der Elementarteilchen definierten. Neutrinos (aber sie sind zu leicht) und hypothetische Teilchen wie Axionen, Kosmons, Gravitonen, Geijinos, Weicheier wurden als Kandidaten angesehen.magnetische Monopole usw. Die beobachtete Verteilung der "dunklen Materie" im Raum wirft ebenfalls Fragen auf: Wenn sie durch die Schwerkraft mit gewöhnlicher Materie interagiert, sollte sie auf die gleiche Weise wie gewöhnliche Materie zu den Zentren von Galaxien gezogen werden, aber dies geschieht nicht.
Es ist klar, dass die Kuriositäten im Verhalten der "Dunklen Materie" bei einer Reihe von Physikern instinktiven Protest hervorrufen, weshalb sie sich weigern, ihre Existenz anzuerkennen, und die Anomalien bei der Verteilung der galaktischen Massen auf andere Weise erklären. Zum Beispiel hält die oben erwähnte Vera Rubin es für klüger, klassische Theorien zu verfeinern, als eine grundlegend neue Klasse subatomarer Teilchen in das Modell einzuführen. Sie ist eine Unterstützerin der Modified Newtonian Dynamics (MOND), die 1983 von Mordechai Milgrom vorgeschlagen wurde und immer noch marginal ist.
Die neuesten Forschungsergebnisse scheinen die wissenschaftliche Welt jedoch bald dazu zu zwingen, ihre Einstellung zur "dunklen Materie" zu überdenken. Eine Gruppe von Physikern der University of Case Western Reserve (Cleveland, Ohio) veröffentlichte am 19. September 2016 einen Artikel, in dem die Ergebnisse von Beobachtungen von 153 Galaxien mit dem Spitzer-Infrarot-Teleskop analysiert wurden. Sowohl Spiralgalaxien wie unsere als auch Galaxien mit unregelmäßiger Form fielen in das Sichtfeld und riesige Galaxien und Zwerge. Die Studie wurde durchgeführt, um den Grad des Einflusses der "Dunklen Materie" auf die Rotation von Sternen zu klären. Und plötzlich stellte sich heraus, dass es überhaupt keinen Einfluss gab, und die bekannten Anomalien wurden perfekt durch die Verteilung der normalen Materie erklärt.
Die Autoren der Entdeckung schlagen vor, dass ihre Ergebnisse grundsätzlich im Widerspruch zu den vorherigen stehen, da zum ersten Mal Bilder im Infrarotbereich verwendet wurden, um die Masse entfernter astronomischer Objekte abzuschätzen, und nicht im sichtbaren Licht. Viele dieser Objekte sehen sehr schwach aus, was wahrscheinlich zu Fehlern bei der Berechnung ihrer tatsächlichen Masse führte.
Wenn die Daten bestätigt werden, kann das kosmologische Modell, das auf der Hypothese der Existenz von "dunkler Materie" basiert, sicher verworfen werden, auch ohne auf eine Überarbeitung der klassischen Physik zurückzugreifen.
Anton Pervushin