Studená temná hmota
V kosmologii je studená temná hmota (nebo CDM , z angličtiny studená temná hmota ) hypotetická forma hmoty (druh temné hmoty ), jejíž částice se pohybují pomalu vzhledem k rychlosti světla (odtud kvalifikátor chladu ), která slabě interaguje s běžnou hmotou a elektromagnetickým zářením ( černé ). Asi 84,54% hmoty tvořící vesmír je považováno za temnou hmotu, přičemž baryonická hmota (která tvoří hvězdy, planety a živé věci) je jen zlomkem zbytku.
Od konce 90. let se většina kosmologů přiklonila k teorii temné hmoty (konkrétněji k modelu ΛCDM ), aby popsala vývoj vesmíru z počátečního homogenního stavu (jak ukazuje kosmologické záření s rozptýleným pozadím ) směrem k hrudkovité distribuci z galaxií a jejich seskupení , které vidíte dnes, rozsáhlé struktury vesmíru .
Tato teorie byla poprvé publikována v roce 1982 třemi nezávislými skupinami kosmologů: James Peebles v Princetonu, James Richard Bond, Alex Szalay a Michael Turner a nakonec George Blumenthal , H. Pagels a Joël Primack . Vlivný revizní článek publikovaný v roce 1984 Blumenthalem, Sandrou Moore Faberovou , Primarkem a britským vědcem Martinem Reesem , rozpracoval podrobnosti této teorie.
Teorie
Tyto prvotní černé díry z mezilehlými hmotami (vytvořené během velkého třesku a ne podle narůstání hmoty) mezi 30 a 300000 sluneční masy v galaktických halo efektů jsou v souladu s pozorováním na velké binární hvězdy , jakož i s mikročočkami a stabilitu galaktické disky .
V teorii studené temné hmoty struktura roste hierarchicky , přičemž malé objekty se nejprve zhroutí a sloučí do spojité hierarchie, aby vytvořily čím dál masivnější objekty. V paradigmatu na horkém temné hmoty , populární v časných 1980, struktura netvoří hierarchicky ( výše ), ale spíše tvoří fragmentací ( dole ), s největší superclusters tvořící první listy zploštělé jako palačinky, pak tříští na menší kousky jako naše galaxie, Mléčná dráha . Předpovědi horké temné hmoty rozhodně nesouhlasí s pozorováním struktur ve velkém měřítku, zatímco paradigma studené temné hmoty s těmito pozorováními obecně souhlasí.
Mezi předpovědi paradigmatu studené temné hmoty a pozorováním galaxií a jejich hromaděním ve vesmíru se však objevily tři hlavní rozpory, které vytvořily potenciální krizi celého konceptu.
- Problém koncentrace halo : Teorie studené temné hmoty předpovídá, že distribuce hustoty halo temné hmoty tvoří mnohem ostřejší vrcholy, než se očekávalo pozorováním rotačních křivek galaxií.
- problém trpasličí galaxie : teorie studené temné hmoty předpovídá existenci mnoha malých trpasličích galaxií , jejichž hmotnost by byla řádově tisíciny že v Mléčné dráze . Nebyly však pozorovány.
- Problém momentu hybnosti: Teorie studené temné hmoty předpovídá významné množství hmoty s nízkou hybností, která chybí na většině galaktických disků.
Všem těmto problémům byla nabídnuta řada řešení. Stále však není jasné, zda představují skutečnou kritiku paradigmatu CDM nebo indicii, že model vyžaduje další vývoj.
Teorie CDM nedává žádné předpovědi o přesném složení částic studené temné hmoty. V této nejasnosti spočívá právě jedna z velkých slabin této teorie. Aplikace jsou však rozděleny do tří kategorií, z nichž každá byla pokřtěna vtipným jménem, jak to ve fyzice často bývá.
- WIMP (pro slabě interaktivních masivní částic , francouzský wimps ) předpokládají, že tmavá hmota je druh těžké částice neznámého druhu. Bohužel nejsou známy žádné částice s očekávanými vlastnostmi. Jejich výzkum zahrnuje pokusy o přímou detekci pomocí detektorů s vysokou citlivostí i výrobní testy v urychlovačích částic .
- Tyto nervové výběžky ve skutečnosti představuje první kandidáty na chlad temné hmoty. Jejich kosmologické charakteristiky se velmi liší od ostatních částic standardního modelu , což může být studená temná hmota i při velmi malé hmotnosti. Jelikož jsou důsledkem řešení silného problému CP v kvantové chromodynamice, jsou také stále hypotetické a jsou předmětem aktivního výzkumu.
- Tyto Machos (z anglického Massive Compact Halo Objects ) postulát, že temná hmota se skládá z kondenzovaných objektů, jako jsou černé díry , neutronové hvězdy , bílé trpaslíky , velmi slabé hvězdy nebo non-svítících objektů, jako jsou planety . Jejich výzkum zahrnuje použití gravitačních čoček ke sledování účinků těchto objektů na galaxie v pozadí.
Předpokládá se také, že CDM může být čistě tvořeno zbytky inflace v gravitaci, nazývané "částice X", jako je holeum (in) .
Poznámky a odkazy
-
Frampton, Paul H. (2010) „Hledáme černé díry se střední hmotou “ Jaderná fyzika B - dodatky ke sborníku 200-202 : 176-8, doi: 10,1016 / j.nuclphysbps.2010.02.080
-
Goddard Space Flight Center , „ Dark Matter may be Black Hole Pinpoint “ ,14. května 2004(zpřístupněno 13. září 2008 )
-
G. Gentile a P. Salucci , „ Jádrové rozdělení temné hmoty ve spirálních galaxiích “, Měsíční oznámení , sv. 351,2004, str. 903–922
-
P. Kroupa , B. Famaey , Klaas S. de Boer , Joerg Dabringhausen , Marcel Pawlowski , Christian Vážící sítě , Helmut Jerjen , Duncan Forbes a Gerhard Hensler , „ Local-Group testy tmavě-hmota konkordance kosmologii: Na cestě k nové paradigma formace struktury “, Astronomy and Astrophysics , sv. 523,2010, str. 32–54- „ 1006.1647 “ , volně přístupný text, na arXiv .
-
(in) Mr Turner , Axions 2010 Workshop , University of Florida, Gainesville, USA,2010
-
(in) Pierre Sikivie , " Axion Cosmology " , přehrávač. Poznámky Phys. , N o 741,2008, str. 19-50
-
Cyrille Barbot, kosmické paprsky ultravysoké energie z rozpadu super těžkých X částic
-
LK Chavda a Abhijit Chavda, temná hmota a stabilní vázané stavy prvotních černých děr
-
LK Chavda a Abhijit Chavda, kosmické paprsky ultravysokých energií z rozpadů hole v galaktických haloch
Podívejte se také
Související články
Bibliografie