Karanlık Madde ve Karanlık Enerjiyi Layman'a Açıklamak


16

Çok az bilgimle şunu biliyorum:

Karanlık madde

Bir galaksinin merkezi, yerçekimi nedeniyle nesnelerini (yıldızlar, gezegenler, kuyruklu yıldızlar vb.) Kontrol eder / çeker. Ancak bu galaksinin merkezinin kütlesi, galaksinin tüm nesnelerini çekmek için gerekenden daha az gibi görünüyor. Bu nedenle, bu cazibe veya kontrolü mümkün kılan Karanlık Madde var.

Karanlık enerji

Bu, galaksileri birbirinden uzaklaştıran ve böylece evreni genişleten güçtür. Bu varsayımsal gücümüz yoksa, galaksiler arasındaki mesafelerin neden arttığını açıklayamayız.

Soru

Lütfen bu terimlerin gerçek anlamından / tanımından ne kadar uzak olduğumu bana bildirin. Ve bunları astronomi hakkında hiç bilgisi olmayan veya çok az bilgisi olan bir meslekten olmayanlara nasıl açıklayabilirim?

Teşekkürler.

Not: Bu soruyu burada okudum , bu harika ama bir meslekten nasıl açıklanacağı hakkında bir fikrim yoktu.


1
Temel olarak, layman'ın MBR'nin bağlantılı sorudaki karanlık madde cevabının versiyonu "Gözlemlediğimiz maddeye dayanarak galaksinin dış kenarının içten daha yavaş dönmesi bekleniyor, ancak bunun yerine içerideki kadar hızlı dönüyoruz - biz gözlemlemediğimiz orada olması gereken maddede olduğu gibi, bu tutarsızlığa neden olan karanlık maddeyi çağır. " Karanlık enerji için açıklamanız iyi.
called2voyage

Bundan daha fazla açıklamaya ihtiyacınız var mı? Değilse, birisinin MBR'nin cevabına basitleştirilmiş bir açıklama ekleyip bunu kopya olarak kapatmasını öneriyorum.
called2voyage

@ called2voyage: Teşekkürler. Sorun değilse, daha fazla ayrıntıya minnettar olurum. Dış jantın neden daha yavaş dönmesi bekleniyor? Fiziksel olarak “bağlı” olmadığı için mi?
Farhan

@ called2voyage: Ayrıca, Karanlık Madde eklemek bunu nasıl çözer? Teşekkürler.
Farhan

Yanıtlar:


15

Karanlık madde Karanlık madde anlayışınız kötü değil, ama burada birkaç açıklayıcı ayrıntı var. Yörüngeler: Bir nesnenin yörüngesinin hızı 2 şeyle ilgilidir: yörüngesinin yarıçapı ve içindeki kütle. Güneş sisteminde, kütlenin% 99'undan fazlası merkezde yoğunlaşır, bu nedenle yarıçap yörünge hızı üzerindeki baskın etkidir. Güneşten daha uzaktaki gezegenlere baktığımızda yörünge hızları azalır. Galakside benzer bir hikaye, ancak artan yörünge yarıçapı ile, galaksinin diğer yıldızlarla dolu olması nedeniyle yörüngenin içine de giderek daha fazla kütle alıyorsunuz. Buna rağmen, galaksinin kenarına doğru nesnelere baktığınızda yörünge hızlarının düşmesini bekleriz, çünkü yıldızlar hareket ettikçe daha da dağılır ve artan yarıçapı telafi etmek için yörüngenin içinde yeterli kütle yoktur. Yerine,

İşte sarmal gökada NGC 3198'in dönme eğrisine bir örnek : resim açıklamasını buraya girin

Karanlık madde olmadan, yarıçapın bir fonksiyonu olarak nesnelerin hızının (kütle merkezinden) 'disk' etiketli eğriyi izlemesini beklerdik. Bununla birlikte, gördüğümüz şey, gerçek verilerle fazla çizilen iki katkının (disk ve bu diski çevreleyen 'karanlık madde halo') toplamı gibi görünüyor.

Ayrıca yerçekimi lenslerinden gelen bu ekstra kütle kanıtı var. Işık bir galaksi kümesi gibi büyük bir nesneden geçerken, yolu o nesnenin yerçekimi tarafından bükülebilir. Bir galaksi kümesi daha uzak bir galaksinin önünde olduğunda, arka plan nesnesinden gelen ışık büyütülür ve çarpıtılırsa bu etkiyi görebiliriz. Işığın gördüğümüz gibi görünmesi için izlemesi gereken yolu hesaplayabiliriz ve bu şekilde bükmek için gereken kütle, sadece mercek kümesinde gördüğümüz yıldızlar ve gazla açıklanamaz. Bu yine göremediğimiz ekstra kütle olduğunu göstermektedir.

İşte CFHT'den yerçekimi lenslemesinin nasıl çalıştığını gösteren harika bir resim.

Karanlık Enerji Bu konuda çok uzakta değilsiniz, büyük bir ayrımla: Karanlık enerji, evrenin genişlemesini hızlandırmasına neden olan ' güç'tür. Evrenin Big Bang kozmoloji modelinden genişlemesini bekliyoruz, ancak evrendeki her şeyin karşılıklı yerçekimi birbiri üzerine etki ettiği için yavaşlamasını bekleriz. Karanlık enerji, uzayın genişlemesi için her alanda bir "baskı" gibi görünmektedir, ancak çok zayıftır ve evrenin tarihinin çoğunda yerçekimi ve diğer faktörlerin hakimiyeti altındadır. Sadece son birkaç milyar yılda devralmaya başladı.

Böyle bir şey çalışıyor. 1 birim uzunluğunda bir 1-D uzay zaman bölgeniz olduğunu hayal edin (sadece kolaylık uğruna). İşte: | -------- | Şimdi bu bölge bu karanlık enerjiye etki eden 'genleşme basıncına' sahip. Birim başına yılda 0,07 birim olduğunu varsayalım. Bu, her yıl, bu uzay-zaman bölgesinin% 7 oranında büyüdüğü anlamına gelir. 10 yıl içinde, uzunluk iki katına çıkacaktır: | -------- | -------- | Şimdi, bu bölgelerin her biri orijinal olanla aynı genleşme basıncına sahip! Yani her ikisi de 10 yıl içinde iki katına çıkacak ve sonra bunlar iki katına çıkacak vb. Yani yerel olarak küçük bir genişleme elde edersiniz, ancak bir şey ne kadar uzaklaşırsa, o kadar hızlı bir şekilde sizden hızlanır. Karanlık enerjinin gerçek etkisi, 67.15 ± 1.2 (km / s) / Mpc ( Wikipedia)), ancak yine de bizden 4,5 Gigaparsec'ten daha fazla gökada şu anda bizden ışık hızından daha hızlı taşınmaktadır. (Şu anda onları hala görebiliyoruz, çünkü gördüğümüz ışık, genişleme oranı bu kadar yükselmeden çok önce yayıldı.) Genişleme, evrende gördüğümüz devasa mesafeleri toplar.

Karanlık enerji gezegenler, güneş sistemleri ve galaksiler gibi şeyleri etkilemez, çünkü küçük ölçekler üzerindeki etki o kadar zayıftır ki, yerçekimi ona karşı olandan daha fazladır. Etkisi çoğunlukla galaksi kümeleri arasındaki geniş boş alanlarda görülebilir.

Umarım yardımcı olur!


1
Bu iyidir, ancak netliği artırmayan önemli bir yanlış anlama vardır: karanlık enerjinin etkisinin kütleçekimsel olmadığı iddiası. Karanlık enerji negatif basınca sahiptir ve bu nedenle 'içe doğru çekime' (yani, negatif basınçta suyla bir kapta bulunan bir piston) daha benzerdir; çünkü "baskı" konulu korkutmak teklifi için gerek yoktur olan basıncı. Ancak negatif basınç da itici yerçekimi üretir. Gerçekten, kısaca şudur: basınç sadece enerjiyi değil, negatif basınç itici bir şekilde yerçekimi yapar.
Stan Liou

Açıklık için teşekkürler, daha çok bir uzay-zaman yığınının 'sınırını' zorlayan pozitif bir baskı gibi olduğunu düşünmüştüm.
gargoylezoo

1
@StanLiou bu konuda doğru. Karanlık enerji kendisini GR'nin çekim kuvvetine (devlet denkleminde negatif bir işaret olsa da) katıldığını söyleyen baskı şeklinde gösterir. Gönderinizin yüksek kalitede olduğuna dikkat çekmek istiyorum. İyi işlere devam edin!
astromax

1
Teşekkürler! Yerel bir gözlemevinde sosyal yardım yapmaya gönüllü oldum, bu yüzden bu her zaman yaptığım bir şey.
gargoylezoo

@gargoylezoo: (Bunun tam olarak soruyla ilgili olmadığını biliyorum.) Ekli resminizdeki paralel ve dikey çizgiler, bunlara ne denir? Manyetik bir alanı mı yoksa başka bir alanı mı yoksa başka bir şeyi mi temsil ediyorlar? Dünya yüzünden bir etkisi olmalı mı?
Farhan
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.