Астрономи индиректно пресликавају тамну материју, гравитационим потезом на другим објектима.
Паул М. Суттер је астрофизичар у Државни универзитет у Охају, домаћин Питајте свемира и Свемирски радиои аутор „Ваше место у универзуму."Суттер је допринео овом чланку Гласови стручњака Спаце.цом-а: Оп-Ед & Инсигхтс.
Савремена студија целокупног универзума, грана науке позната као космологија, свој тренутни статус дугује многим угледним личностима, враћајући се уназад више од века преданог, тешко освојеног истраживања.
Нека од ових имена су можда позната: Алберт Ајнштајн, Едвин Хуббле, Вера Рубин, итд. Али недавно је Нобелова награда признала доприносе имена које можда не препознајете, Јим Пееблес, и доделио му половину награде за физику 2019. године, "за допринос нашем разумевању еволуције универзума и места Земље у космосу."
Довољно је рећи да космологија не би била тамо гдје је данас без напора Јима Пееблеса. То је једна ствар Модел Биг Банг у једноставности мајице са сличним мајицама (нпр. "универзум је био мањи и топлији, а сада то није"), али потпуно је другачија ствар претворити у прецизну математичку формулацију која може давати предвиђања и упоређивање са запажања. Поштено је рећи да је Пееблес помогао да се космологија трансформише из "уредне и генерално исправне идеје" у "поље стварне науке". Истражимо три главна начина на која су нас његови увиди водили:
Космичка микроталасна позадина
Ако је рани свемир био мањи него данас, онда је такође морао бити топлији и гушћи. И када прихватите ову стварност, брзо схватите да, у неком тренутку далеке прошлости, универзум мора да је била тако густа и тако врућа да је постојала у потпуно другом стању материје.
Пре више од 13 милијарди година, када је свемир био око милионинду свог данашњег волумена, све ствари у космосу биле су толико сравњене заједно да је била плазма, стање материје у којој су електрони одузети од атома и слободни до лутају сами. Тада је свемир био прилично интензиван.
Али тада је постарао, постајао је већи и хладнији. И у одређеној доби, температура и притисци спустили су се испод критичног прага и електрони су се могли прикључити на атоме, а да се одмах нису испуцали. У тренутку, свемир је постао прозрачан за зрачење и та светлост - буквално бела у тренутку пуштања - постоји и до данашњег дана, натапајући космос.
Али данас је то светло изгубило пуно паре и хлади се само неколико степени изнад апсолутне нуле, чврсто у микроталасном опсегу. Ово "космичка микроталасна позадина"случајно је открио пар физичара микроталасне пећи 1964. године, али непозната им је група теоретичара, укључујући Пееблеса, већ предвиђала његово постојање. Микроталасни физичари освојили су Нобела 1978. године, али никада није касно да Нобелов комитет призна признање и теоретичари.
Тамна материја
1970-их астроном Вера Рубин открили да се нешто галаксије догађа са галаксијама: звезде унутар њих су се кретале пребрзо у орбити. У ствари, тако брзо да су се галаксије морале раставити пре неколико милијарди година. Али ту су биле, срећне као шкољке.
Шта се дешавало? Нисмо ли нешто схватили о природи гравитације у скалама великим као галаксије? Или је свемир имао додатни састојак који нам је био скривен до Рубинових опажања?
Неки астрономи, укључујући и самог Рубина, сматрали су да морамо исправити законе физике да бисмо све исправили. Али други, укључујући Пееблес, схватили су да галаксија има више него што их види око. Био је један од најранијих заговорника онога што данас називамо „хладном тамном материјом“ - новим обликом материје који не комуницира са светлошћу (и самим тим не делује ни са чим другим, осим путем гравитације). Сада то знамо Тамна материја засићује свемир, отргавајући нормалну материју најмање у односу 5: 1.
Пееблес и сарадници су радили на истраживању шта би та нова хипотеза значила у смислу понашања галаксије и пружили корисне тестове проматрачима да их циљају и мере.
Данас, док још увек не разумемо потпуно тамну материју - и тек морамо да утврдимо њен тачан идентитет - докази су дошли из више углова, укључујући суптилне отиске у самој космичкој микроталасној позадини, да је тамна материја главни састојак наше универзум.
Космичка структура
Али Пееблес није престајао са најранијим тренуцима Великог праска или мистериозним и невидљивим компонентама нашег универзума. Пееблес је постао велики.
У универзуму око нас видимо све врсте различитих врста галаксија у свим врстама фантастичних аранжмана. Неке галаксије су повезане у џиновским кластерима, док су друге усамљеници. Неки су огромни и симпатични, а други су мали и једва приметни. И када умањимо величину до највећих размера, видимо огромно "космички веб, „највећи образац који се налази у природи, структура која се протеже од једног краја видљивог универзума до другог.
Космичка мрежа је направљена од галаксија, и као што име каже, изгледа као космичка паукова мрежа.
Како је то десити се?
Пееблес и његови пријатељи водили су пут ка објашњењу порекла космичке мреже, откривши да структуре у нашем универзуму временом расту споро, градећи од мањих бита до већих бита са сваким пролазним еоном.
Открили су како да потраже трагове семена структуре у космичкој микроталасној позадини, видљиве као мале варијације у температури не већој од 1 дела у 100 000. Те варијације биле су локације првих базена густине нешто више од просека, где би током малог милиона година струјало више материје (нарочито тамне материје!).
На крају би ти мали нуггетси прерасли у галаксије, а неке галаксије објединиле би се у формирање гроздова галаксија. А пошто су све те ствари које су кориштене за изградњу ових великих грађевина морале стићи однекуд, огромне празне регије отвориле су се и прошириле. То су постале празнине у космичком вебу, познате као празнине.
Током деценија, Јим Пееблес написао је стотине радова и сарађивао са стотинама астронома, астрофизичара, физичара и космолога и био је критични играч у осликавању портрета универзума који сада разумемо.
- Нобелова награда за физику: 1901-данас
- Тамна материја и тамна енергија: Објашњена мистерија (Инфограпхиц)
- 11 неодговорених питања о тамној материји
Слушајте подцаст Аск А СпацеманиТунеси на Интернету на хттп://ввв.аскаспацеман.цом. Поставите своје питање на Твиттеру користећи #АскАСпацеман или пратећи Паула @ПаулМаттСуттер и фацебоок.цом/ПаулМаттСуттер. Пратите нас на Твиттеру @Спацедотцом или Фејсбук.
