Gökadalar dışındaki konvansiyonel maddenin karanlık maddeye oranı

Bu olağanüstü diyagramın başka bir sorudan olduğunu düşünün,

Başlamak için galaksilerin tipik bir yoğunluğu D vardır. Galaksiler arası alanın çok daha düşük bir yoğunluğu vardır d.

Bildiğimiz gibi: galaksilerde (D yoğunluğu ile) şeylerin çoğu karanlık maddedir. Diyelim ki kolaylık olması için 10: 1.

Yani, karanlık madde oranı içinde galaksilerin (biz söylerim) 10: 1'dir.

Ama burada hiçbir yerde açıklayamadığım şey:

(1) Galaksiler arası alanda. Her şeyden önce sadece orada herhangi karanlık madde? Yoksa karanlık maddenin sadece galaksilerde var olduğuna inanıyor muyuz? Arasında değil?

(2) Gökadalar arasında karanlık madde varsa. Biliyor muyuz, inanıyor muyuz: orada karanlık maddenin oranı nedir? Aslında, bu galaksilerin içindeki oranla aynı mı (örneğin, 10: 1)? Ya da belki daha baskın mı, yoksa daha az baskın mı? Dışarıdaki oran nedir?

(3) Her yerde karanlık madde varsa. Gökadalar filamanlarda ve duvarlarda bulunur. Karanlık madde bunu yapıyor mu? yoksa eşit olarak yayılmış mı?

Sorunuzun kısa cevabı hayır, galaksiler arasında en azından kayda değer herhangi bir seviyede karanlık madde yok.

Galaksiler arasında galaksiler arası ortam (IGM) adı verilen sıradan bir madde vardır. IGM, galaksiler arasındaki boşluğu kaplayan son derece seyreltilmiş, sıcak bir gazdır. IGM'nin tipik yoğunluğu metreküp başına yaklaşık bir hidrojen atomudur ve sıcaklığı 10 ^ 6 K civarındadır. Bu yüksek sıcaklıklar IGM'yi herhangi bir galaksiyle basınç dengesinde tutar ve galaksilere çökmesini önler.

Ancak karanlık madde soğuktur ve IGM'deki gazın basınç desteğinden yoksundur, bu nedenle galaksilere yoğunlaşır. [1] Karanlık madde ile sıradan madde arasındaki ilginç bir fark, karanlık maddenin her türlü soğutma mekanizmasından yoksun olmasıdır. Sonuç olarak, sıradan madde bir galaksiye çöktüğünde, soğuyabilir ve nispeten kompakt bir alana yoğunlaşabilir ve daha sonra yıldızlar ve gezegenler oluşturabilir. Bununla birlikte, karanlık madde, yerçekimi potansiyel enerjisini atmanın bir yolu olmadığı için genişletilmiş kalır. Bu nedenle gökadalar, karanlık maddenin sıradan maddeye oranının merkezden birkaç galaktik yarıçapı önemli ölçüde arttırdığı önemli bir karanlık madde halo sergilemektedir. Galaksinin içinde, sıradan madde en azından bir büyüklük sırasına göre baskındır,

İlginç bir soru, karanlık madde halelerinin merkezde karşılık gelen bir ana galaksi olmadan galaksiler arası alanda var olup olmadığıdır. Anlayabildiğimiz kadarıyla, bunun cevabı hayır gibi görünüyor ya da en azından böyle yapılar oldukça küçük ve çok nadir olmalı. Muazzam karanlık madde haleleri (Samanyolu'na göre boyutlarıyla orantılı olarak çok fazla) olan cüce gökadalar (sadece 10 ^ 6 güneş kütlesi veya daha fazlası) vardır, ancak neredeyse her halede en azından bir sıradan madde var gibi görünüyor, ne kadar zayıf olursa olsun.

Kozmik boşluklar daha da uç bir örnektir. Boşluklara karanlık enerji hakimdir ve bu nedenle evrenin geri kalanından daha hızlı genişler. Boşluklar, herhangi bir maddeyi (karanlık veya başka türlü) çevreleyen boşluklardan ayıran duvarlara itme eğilimindedir. Gerçek anlamda, evren boşluklardan oluşur ve bildiğimiz her şey onları ayıran duvarlarda ve filamanlarda yatar. Bu makale kozmik boşluklardaki karanlık madde halelerini incelemiş ve aslında hiç olmadığını bulmuştur. Başka bir deyişle, kozmik boşluklardaki karanlık madde halelerinin, kozmik boşlukların dışındaki (yani her zaman) karanlık madde haleleri kadar sık ​​ev sahibi galaksileri olduğunu keşfettiler.

[1]: Kesinlikle bilgiçlikçi olmak için, galaksiler arası alanda çırpınan birkaç karanlık madde parçacığı olduğundan şüphe etmem. Ama yoğunluğu IGM'deki sıradan maddenin (zaten cılız) yoğunluğunu aşarsa şaşırırdım.

Bakalım bunlardan en azından bir kısmına cevap verebilir miyim.

1. Evet, galaksiler arasında karanlık madde var. Bu, galaksi gruplarında ve kümelerinde, neler olduğunu açıklamak için galaksilerin kendisinde bulunandan daha fazla karanlık maddeye ihtiyacınız olduğu gerçeği ile gösterilir : grupların veya kümelerin aşırı hızlarına rağmen neden yerçekimsel olarak bağlı oldukları açısından. gruplar / kümeler içindeki gökadalar; kümelerde X-ışını yayan gazın neden bu kadar sıcak ve yüksek basınçlı olduğu ve yine de kümeyle sınırlı olduğu; ve arka plan gökadalarının kümeler tarafından yerçekimi merceklerini açıklamak için. (Kümelerdeki Sunyaev-Zeldovich etkisi gibi şeylerin gözlemlenmesi ile de desteklenir.)

   (Aslında, karanlık madde için en eski kanıt, Fritz Zwicky tarafından 1930'larda ölçülen kümeler içindeki gökadaların aşırı yüksek hızlarıydı. Eğer madde karanlıktan kurtulmak düşünüyorum içinde hala galaksilere kendilerini ek olarak, galaksi kümeleri içindeki karanlık maddeyi ihtiyacı kadar sona, galaksilerin.)

   Ve elbette, kozmolojik modeller, karanlık maddenin evrenin kritik yoğunluğunun yaklaşık% 25'ini oluşturduğunu göstermektedir. Bu kadar karanlık maddeye sahip olmak için, bireysel galaksilerin içinde olduğundan daha karanlık maddeye sahip olmalısınız .

2. "Galaksiler arasında karanlık madde varsa. Biliyor muyuz, inanıyoruz: oradaki karanlık madde oranı nedir?" Buna cevap vermenin en basit yolunun, mevcut kozmolojik gözlemler ve modellerle belirlendiği gibi, bir bütün olarak evren için karanlık madde / baryonik madde oranını almak olduğunu düşünüyorum. Bu yaklaşık 5: 1 oranını verir.

3. "Filamentlerde ve duvarlarda gökadalar var. Karanlık madde bunu yapıyor mu? Yoksa eşit olarak yayılmış mı?" Evet, karanlık madde bunu yapar. Filamentlerde, kümelerde ve duvarlarda galaksileri görmemizin nedeni , karanlık maddenin yerçekimsel olarak bu yapılara kümelenmiş olmasıdır; bu ölçekte, galaksiler, karanlık maddenin ne yaptığının yerçekimsel çekimini takiben, temel olarak sürüş boyunca ilerliyorlar. Filamentlerde bulunan gökadaların nedeni , hem normal hem de karanlık maddenin yoğunluğunun evren boyunca eşit olmayan dağılımından kaynaklanmaktadır. Aşırılık, maddenin çökmesine (örneğin) bir gökada yol açar, ancak aşırılık asimetrik olabilir. Bu, çökmenin belirli bir yönde daha hızlı gerçekleşmesine yol açarak filamanlarda gökadaların oluşmasına neden olur (bkz.bu özet makaleye genel bakış).

   Bu sayfa , büyük ölçekli bir kozmolojik simülasyondan (Milenyum Simülasyonu) görüntüler içermektedir. Farklı ölçeklerde filaman yapısı gösteren görüntülerin çoğu sadece karanlık maddeyi göstermektedir .