Dengan pemahaman kita mengenai undang-undang fizik dan kejayaan Model Piawai dan relativiti umum, terdapat sejumlah fenomena yang dapat dilihat di Alam Semesta yang tidak dapat dijelaskan. Alam semesta penuh dengan misteri, dari pembentukan bintang hingga sinar kosmik bertenaga tinggi. Walaupun secara beransur-ansur kita mencari ruang untuk diri kita sendiri, kita masih belum mengetahui semuanya. Sebagai contoh, kita tahu bahawa bahan gelap wujud, tetapi kita tidak tahu apa sifatnya. Adakah ini bermaksud bahawa kita mesti mengaitkan semua kesan yang tidak diketahui dengan manifestasi bahan gelap?
Terdapat banyak misteri mengenai bahan gelap kerana terdapat bukti keberadaannya. Tetapi untuk menyalahkan bahan gelap untuk semua manifestasi ruang misteri bukan sahaja rabun, tetapi juga salah. Inilah yang berlaku apabila para saintis kehabisan idea yang baik.
Dua galaksi besar yang terang di tengah Coma Cluster, masing-masing berukuran lebih dari satu juta tahun cahaya. Galaksi di pinggiran menunjukkan adanya lingkaran besar bahan gelap di seluruh gugusan.
Bahan gelap terdapat di mana-mana di Alam Semesta. Ia pertama kali dikonsultasikan pada tahun 1930-an untuk menjelaskan pergerakan cepat galaksi individu dalam kelompok galaksi. Ini kerana semua bahan biasa - bahan yang terdiri daripada proton, neutron dan elektron - tidak cukup untuk menjelaskan jumlah graviti. Ini termasuk bintang, planet, gas, habuk, plasma antarbintang dan intergalaksi, lubang hitam, dan semua perkara lain yang dapat kita ukur. Garis bukti yang menyokong bahan gelap banyak dan menarik, seperti yang dinyatakan oleh ahli fizik Ethan Siegel.
Bahan gelap diperlukan untuk menjelaskan:
- sifat putaran galaksi individu, - pembentukan galaksi dengan pelbagai saiz, dari elips gergasi hingga - galaksi dengan ukuran Bima Sakti dan galaksi kerdil kecil di dekat kita, Video promosi:
- interaksi antara pasangan galaksi, - sifat kelompok galaksi dan kelompok galaksi dalam skala besar, - rangkaian ruang angkasa, termasuk struktur seperti utasnya, - spektrum turun naik latar belakang gelombang mikro kosmik, - kesan pemerhatian lensa graviti pada jisim yang jauh, - pemisahan yang diamati antara kesan graviti dan kehadiran perkara biasa dalam perlanggaran kelompok galaksi.
Dan pada skala kecil galaksi individu, dan pada skala seluruh Alam Semesta, bahan gelap diperlukan.
Dengan meletakkan semua ini dalam konteks kosmologi yang lain, kami percaya bahawa setiap galaksi, termasuk galaksi kita sendiri, mengandungi lingkaran cahaya gelap yang besar di sekelilingnya. Tidak seperti bintang, gas dan debu di galaksi kita, yang kebanyakannya berada di dalam cakera, lingkaran cahaya gelap harus berbentuk sfera kerana, tidak seperti jirim (berasaskan atom) biasa, bahan gelap tidak "meratakan" ketika anda memerahnya … Juga, bahan gelap harus lebih padat di dekat pusat galaksi dan memanjang sepuluh kali lebih jauh daripada bintang galaksi itu sendiri. Akhirnya, terdapat sebilangan kecil bahan gelap di setiap lingkaran.
Untuk menghasilkan semula keseluruhan pemerhatian yang disenaraikan di atas, dan juga yang lain, bahan gelap tidak boleh mempunyai sifat selain daripada yang berikut: ia harus mempunyai jisim; ia mesti berinteraksi secara graviti; ia mesti bergerak perlahan berbanding dengan kelajuan cahaya; ia tidak boleh berinteraksi dengan kuat melalui kekuatan lain. Semua. Sebarang interaksi lain sangat terhad, tetapi tidak dikecualikan.
Jadi, mengapa, setiap kali pemerhatian astrofizik dilakukan dengan lebihan zarah biasa dari jenis tertentu - foton, positron, antiproton - orang pertama-tama bercakap mengenai bahan gelap?
Awal minggu ini, sepasukan saintis yang mengkaji sumber sinar gamma di sekitar pulsar menerbitkan penemuan mereka di Science. Dalam karya mereka, mereka cuba memahami dengan lebih baik dari mana kelebihan positron yang kita perhatikan berasal. Positron, antipod elektron, biasanya dilahirkan dalam beberapa cara: apabila zarah biasa dipercepat menjadi tenaga yang cukup tinggi, ketika bertabrakan dengan zarah zat lain, dan dengan penghasilan pasangan elektron-positron menurut formula Einstein E = mc2. Kami membuat pasangan seperti itu dalam eksperimen fizikal dan dapat melihat penciptaan positron secara astrofisik, baik secara langsung, dalam mencari sinar kosmik, dan secara tidak langsung, dalam mencari tanda tenaga pemusnahan elektron-positron.
Tanda tangan positron astrofizik ini berlaku berhampiran pusat galaksi, mensasarkan sumber titik seperti mikroquasars dan pulsar yang terletak di kawasan misteri galaksi kita yang dikenali sebagai Great Annihilator, dan di bahagian latar belakang yang menyebar yang asalnya tidak diketahui. Satu perkara yang pasti: kita melihat lebih banyak positron daripada yang kita harapkan. Dan ini telah lama diketahui. PAMELA mengukurnya, Fermi mengukurnya, AMS di atasnya ISS mengukurnya. Baru-baru ini, balai cerap HAWC mengukur tenaga gamma tahap TeV yang sangat bertenaga dan menunjukkan bahawa zarah-zarah tersebut adalah zarah yang dipercepat yang berasal dari pulsar tahap pertengahan. Tetapi, malangnya, ini tidak cukup untuk menjelaskan kelebihan positron yang diperhatikan.
Untuk beberapa sebab, dengan setiap pengukuran kelebihan positron, dengan setiap pemerhatian sumber astrofizik yang tidak menjelaskannya, naratif mengalir ke "kita tidak dapat menjelaskannya, jadi perkara gelap harus dipersalahkan." Dan ini buruk kerana terdapat banyak sumber astrofizik yang mungkin tidak memerlukan sesuatu yang eksotik, misalnya:
- pengeluaran sekunder positron dan sinar gamma oleh zarah lain, - microquasars atau sesuatu yang memberi makan lubang hitam, - pulsar, magnetar yang sangat muda atau sangat tua, - sisa-sisa supernova.
Senarai ini tidak pasti, tetapi memberikan beberapa contoh perkara yang mungkin menyebabkan lebihan ini.
Ramai orang yang bekerja di bidang ini memilih bahan gelap kerana akan menjadi kejayaan sekiranya bahan gelap merosakkan dan menghasilkan sinar gamma dan zarah bahan biasa. Ini akan menjadi senario impian bagi para astrofisikawan memburu bahan gelap. Tetapi angan-angan tidak pernah membawa kepada penemuan besar. Dan sementara bahan gelap paling sering disajikan sebagai penjelasan mengenai lebihan positron, hal itu tidak lebih mungkin daripada makhluk asing yang menerangkan bintang Tabby.
Setelah meminta penjelasan Brenda Dingus, Penyelidik Utama HAWC, Ethan Siegel menerima komen berikut:
"Tidak diragukan lagi ada sumber positron lain. Tetapi positron tidak tersasar jauh dari sumbernya, dan tidak banyak sumber yang berdekatan. Dua calon terbaik ditemui oleh HAWC dan kami sekarang tahu jumlah positron yang dihasilkannya. Kami juga tahu bagaimana positron ini menyebar dari sumbernya; lebih perlahan dari jangkaan. Walaupun kami telah mengesahkan sumber positron di sekitarnya, kami telah mengetahui bahawa positron sangat lambat untuk menjauh dari tempat asalnya, dan oleh itu tidak membuat lebihan positron di Bumi. Dengan menghilangkan satu kemungkinan, kita membuat kemungkinan lain lebih mungkin. Walau bagaimanapun, ini tidak bermaksud bahawa positron HARUS berasal dari bahan gelap. Kami tidak bermaksud."
Hebatnya, positron dalam data HAWC hanya menyumbang 1% dari positron yang dilihat dalam eksperimen lain, menunjukkan sesuatu yang lain sebagai pahlawan masa kini. Apabila pemerhatian dibuat yang bertentangan dengan idea tradisional kita, seperti dengan kelebihan positron astrofizik, tidak boleh dikesampingkan bahawa bahan gelap mungkin terlibat. Tetapi kemungkinan besar proses astrofizik lain menjelaskan kesan ini. Apabila misteri muncul dalam sains, semua orang mahukan revolusi, tetapi lebih kerap mereka mendapat sesuatu yang biasa.
Ilya Khel
