ТЕМНА МАТЕРИЈА

Денес кога во друштво ќе кажеш дека си астрофизичар, реакциите се различни, во прв ред изненадување, одобрување, восхит од финансиската ситуација и понуди за брак поретко… Но, има еден факт кој е непријатен, а тоа е дека се она со кое се занимаваме, набљудуваме и проучуваме е околу 4% од универзумот. Со други зборови, сите галаксии, заедно со облаците на неутрален и јонизиран водород околу нив, сите неутрина, сето зрачење се тоа е само 4% од содржината на вселената. Ние најпросто не знаеме што се останатите 96%. Добро, имаме доста добра представа што би можеле да бидат. На пример, околу 74% е нешто што се нарекува темна енергија, а околу 22% едно друго нешто наречено темна материја. Овој пост се однесува на втората компонента.

 

Најпрво, да објаснам како воопшто знаеме дека таму далеку постои нешто  што не се гледа, што не може да се види со ниедно средство за кое знаеме досега? Па, постојат повеќе посредни начини. Како прво, темната материја не е независна од универзумот. Со други зборови, и за неа важат истите физички закони, и што е најзначајно можеби, таа не е имуна на основните сили. Една од тие сили е и гравитацијата. Темната материја не зрачи (видливо, радио, рендген или било какво зрачење), но таа делува гравитационо преку својата маса на останатата  „обична“ материја. Обичната материја уште и се нарекува барионска материја, тоа е се она што го гледаме околу нас. Најпрво, беше откриено дека галаксиите најпросто кажано ротираат во своите надворешни делови побрзо отколку што би требало. Изгледаше како околу нив да има уште материја која влијае на нив. Но, таа материја, не можеше да се детектира. Оттука и името темна материја. Потоа, се откри дека супер галактичките јата (кои се составени од илјадници галаксии) одамна би се „разводниле“ во просторот. Пак, изгледаше како нешто да ги држи галаксиите кои се наоѓаат во нив заедно. И најпосле, се посилни се доказите дека темната материја игра голема улога во самата еволуцуја на целиот универзум. Што сакам да кажам со ова.

 

Во моментот најшироко прифатениот модел за настанокот на структурата во вселената после големата експлозија е ΛCDM моделот. Овде, Λ е онаа темна енергија која не е тема на овој пост, или фамозната космолошка константа (која може сепак да се покаже на крај дека и не е толку константна), а CDM е Cold Dark Matter, или ладна темна материја. Зошто ладна. Објаснувањето е малку техничко, но доволно е да се каже дека зборот ладна само ја опишува енергетската состојба на темната материја за која мислиме дека е одговорна за универзумот да изгледа онаков како што е денес. Последниве години, со напредокот во технологијата на градење на се побрзи суперкомпјутери, возможно е да се прават нумерички симулации кои симулираат огромен број на честички (нивното меѓусебно гравитационо влијание); во случајов честички означуваат галаксии и дистрибуција на темна материја. Кога тој модел се остави да се развива со тек на време, на крај се добива структура на просторна распределба на јатата на галаксии која е многу слична со она што се набљудува во реалноста кога се користат големи телескопи кои може да гледаат многу далечни објекти. На наредните слики е прикажан еден чекор од таквите еволуциони симулации, со зумирање кон еден регион (црвено поместување z = 0, или еквивалентно на сегашноста).

 

 

seqB_063a_thumb.jpgseqD_063a_thumb.jpgseqF_063a_thumb.jpg

 

 

Во втората серија од слики подолу, прикажано е истото, само за отсечок кој е со црвено поместување од z = 18.3 или само 210 милиони години после создавањето на вселената.

 

seqB_005a_thumb.jpgseqD_005a_thumb.jpgseqF_005a_thumb.jpg

 

 

Сите оние светли точки на симулацијата која го прикажува сегашниот момент се ЈАТА на галаксии. Се гледа како со тек на времето од почетната хомогеност која останала после ладењето на  „брановиот фронт“ на големата експлозија, темната материја формира филаменти, по кои обичната материја тече и се слева. Во јазлите кои настануваат на пресекот на филаментите, се формираат првите концентрации на гас, од кои потоа се формираат првите ѕвезди и галаксии, па првите галактички јата. Овој процес сеуште трае, и како што вселената се шири, филаментите се се поизразени, а млазеви од барионска материја се слеваат во јазлите. Помеѓу филаментите се гледаат огромни празнини. Во голем размер може да се види дека вселената е хомогена. Треба да се напомене и тоа дека ова е симулација на само еден дел од вселената, и тоа дека ние можеме да видиме само еден дел од целиот универзум, поради конечната брзина на светлината. Секако, би требало да се знае и тоа дека кога гледаме преку големи пространства ние всушност и гледаме назад во времето токму поради конечната брзина на светлината.

 

И покрај успехот во овие изучувања, сеуште постојат неодговорени прашања. На пример, што го предизвикало почетното разделување на филаментарна структура? Видовме дека темната материја има големо влијание врз еволуцијата на универзумот, но сеуште не знаеме што е точно таа. Преовладувачкото мислење е дека тоа се некои масивни честички кои многу слабо реагираат со остатокот од материјата и зрачењето (WIMP – Weakly Interracting Massive Particles), но сеуште не се откриени. Истражувањата во оваа област се топ тема во физиката, и пред неколку недели групата DAMA објави резултати кои се знак за можна детекција, но тоа останува да биде потврдено.

 

Ако е тоа точно, тоа би значело дека темната материја е секаде околу нас, и додека го пишувам ова, а додека вие читате, милијарди такви честички минуваат низ нашите тела и продолжуваат на својот пат. Еве фундаментална поврзаност со космосот, на начин кој е повеличествен од сите останати, дури и од оној кој го заговараат астролозите.  

 

Ако ве интересира, повеќе симулации може да видите на сајтот на Millenium Simulation Project

Advertisements

Your thoughts

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s