Was ist dunkle Materie und wie Wissenschaftler ihre Existenz verstanden haben?

Antworten:

Kurze Antwort? Wir haben absolut keine Ahnung, und Galaxien drehen sich (zu) zu schnell, als dass ihre sichtbare Materie sie zusammenhält.

Erläuterung:

Wir könnten besser in umgekehrter Richtung damit umgehen - zum einen wurde es bemerkt, kurz nachdem wir herausfanden, dass die vielen "Wolken" (Nebel), die wir am Nachthimmel bemerkten, tatsächlich Galaxien waren, dass sie sich drehten. Dies wurde durch die Verwendung des Doppler-Effekts auf spektroskopische Bilder von Galaxien entdeckt, die zeigten, dass eine Seite einer Galaxie sich uns näherte und die gegenüberliegende Seite zurückging.

So weit, so glücklich, drehen sie sich. Als Fritz Zwicky 1933 den Coma-Galaxienhaufen untersuchte, entdeckte er, dass sich die Galaxien zu schnell drehten, als dass die sichtbare Materie genügend Kraft erzeugte, um sie zusammenzuhalten. Dies wurde in den 70er Jahren von Vera Rubin Cooper bestätigt, insbesondere sollte der äußere Rand der Galaxien laut der Newtonschen Mechanik viel langsamer als das Zentrum rotieren. Dies wurde nicht beobachtet, die Rotationskurven waren im Außenbereich von Galaxien nahezu "flach".

!

Dies erlaubte zwei Möglichkeiten: (a) Newtons Theorie der universellen Gravitation war falsch (b) riesig Mengen von „dunkler“ Materie. Niemand glaubte ernsthaft (a), so dass uns die Hypothese blieb, dass eine dunkle Materie "Halo" jede Galaxie umgab.

Für den zweiten Teil (Ihren ersten) haben wir nach Partikeln gesucht, aus denen sich dunkle Materie zusammensetzt sehr schwer (ein Nobelpreis erwartet die Entdecker fast sicher), aber trotz jahrelanger Suchstars (sowohl im Weltraum als auch in Teilchenphysiklabors) wurde nichts gefunden, was für die Rechnung geeignet wäre.

Neutrinos verschiedener Art wurden vorgeschlagen, ebenso exotische Materie, stabile Quarks-Gruppierungen, tote Sterne, schwarze Löcher usw. Martin Rees (damals Astronomer Royal) ging sogar so weit, dass er ungelesene Kopien der Astrophysik sein könnte Tagebuch! Wir haben wirklich keine Ahnung und es stört uns. Viel.

Es scheint, dass dieses Zeug die sichtbare Materie im ganzen Universum um einen Faktor von etwa 5: 1 überwiegt, und Sie haben so viel Ahnung, was es ist, als sie es tun. Aus meiner Sicht ist dies ein hervorragender Zeitpunkt, um entweder Kosmologie oder Teilchenphysik zu studieren, denn ich hoffe, dass große Entdeckungen gleich vor der Tür stehen.