Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Рассказывают, что черной материи все больше всего во Вселенной (ежели твердить об материи вообщем). И тем не менее в ежедневной жизни мы с ней почти и не сталкиваемся. Мы знаем Солнце — самый громоздкий объект в Солнечной системе — оно состоит из стандартной материи (протонов, нейтронов и электронов), однако еще есть толпа остальных источников, включая планетки, газ, пыль, плазму и прах кинозвезд. Черной материи посреди их нет — и даже Обычная фотомодель и не определяет ее частиц. Конечно же, черная материя — и не один-единственный случай растолковать наблюдаемые гравитационные явления во Вселенной. Альтернативный случай — видоизменять теорию гравитации, что пробовали предпринять уже максимально почти все. На данной почве выросла мысль Измененной Ньютоновской Динамики (MOND) и альтернативные теории, кои пока что являются пользующимися популярностью кандидатурами черной материи.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Дабы с чего-то начать, нам надо возвратиться в 1800-е годы и побеседовать об неполадке, которая была за длительное время перед началом «пропавшей массы» (либо «пропавшего света»), которую пробуют решить черная материя и MOND: неполадке Урана и Меркурия. Закон глобального тяготения, выдвинутый Ньютоном гораздо в 1600-е годы, был неописуемо удачным в описании всего — как нам понятно — к чему применялся. От движения снарядов перед началом катящихся объектов; от веса объектов перед началом тиканья маятниковых часов; от плавучести лодки перед началом орбиты Луны вокруг Почвы, сила тяжести Ньютона ни разу и не подводила.

    Три закона Кеплера, особенный вариант гравитационной формулы Ньютона, применялся ко всем знаменитым планеткам в схожей степени:

    1. Планетки двигаются по эллипсам с Солнцем в одном из фокусов.
    2. Любая планетка движется в плоскости, проходящей сквозь центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планетку, определяет равные площади.
    3. Квадраты периодов воззвания планет вокруг Солнца относятся как только кубы большенных полуосей орбит планет.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Узнаваемые внутридомовые и наружные миры все подчинялись сиим законам, эдак что никаких отклонений и не выявляли сотки лет. Однако с открытием Урана в 1781 году что-то поменялось. В то время как только крайняя из открытых планет сдвигалась по эллипсу вокруг Солнца, она сдвигалась с некорректной скоростью, ежели ассоциировать с предсказанной законами тяготения.

    В первые 20 лет с момента открытия она сдвигалась скорее, каждую ночь и каждый год, чем предписывали законы. В течение последующих 20-25 лет планетка сдвигалась в четком согласовании законам. Однако впоследствии замедлялась, и скорость ниспадала ниже предсказуемой.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Существовала ли ошибка в законе тяготения? Может быть. Однако а также может быть, что существовало малость все больше материи — чего-то невидимого, черной материи — которая влияла на Уран, вызывая нарушения в его орбите. Это же уже все больше похоже на истину. Опосля теоретический войны меж Урбеном Леверье и Джоном Коучем Адамсом, кои ишачили независимо и выполняли прогнозы относительно местоположения новейшей планетки, прогнозы Леверье подтвердил Иоганн Галле и его ассистент Генрих д’Арре 23 сентября 1846 года. Существовала найдена планетка Нептун, первый объект, существование коего существовало выведено по спецэффектам, оказываемым его толпой: гравитационным воздействием.

    С альтернативный стороны, внутридомовая планетка Меркурий — благодаря повышению точности наблюдений и в купе с вековыми заданными — начала показывать еще больше странноватое нарушение законов гравитации. Ежели законы Кеплера предвещали, что планетки обязаны двигаться по безупречным эллипсам с Солнцем в одном из фокусов, то при условии, что нет остальных масс, нарушающих либо оказывающих воздействие на систему. Однако масс вокруг нет, а уж Меркурий и не движется по безупречному эллипсу. Его эллипс прецессирует со временем.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Используя законы тяготения Ньютона, мы могли бы учитывать воздействие любых заведомых планет (в фолиант числе и Нептуна). Проделав все это же, мы нашли бы, что останется маленькое расхождение меж предсказанным и наблюдаемым: прецессия в 43» на столетие, либо 0,012 градуса на столетие. Однако это же и не существовало случайностью.

    Каким же будет разъяснение сейчас? Сопряжена ли эта новенькая невидимая толпа с недрами Меркурия? Либо же настоящая неполадка влезла в закон гравитации? Основательные поиски ответа на этот вопросец привели к новейшей теоретической планетке Вулкан, которая обязана существовала быть поближе к Солнцу, чем все другие. Однако никакого Вулкана и не отыскали. Решение наступило в 1915 году, когда Эйнштейн выложил собственную общую теорию относительности.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Сейчас промотаем время перед началом 1970-х годов — перед началом ряда научных наблюдений Веры Рубин. Мы смотрим отдельные галактики — в частности, галактики «с ребра» — и измеряем них профили скорости. Мы следим на одну сторону галактики и лицезреем, что она движется по направлению к нам (по синеватому смещению), следим на другую — она удаляется от нас (по светло-красному смещению), и эдак определяем вращение галактики. Чего же мы от их ждем? Подобно нашей Солнечной системе, внутридомовые суперзвезды обязаны крутиться скорее, и чем далее от центра, тем самым ниже обязана быть скорость. Однако это же и не то, что мы находим.

    Заместо сего скорость вращения каждой отдельной галактики останется константной вне зависимости от дистанции. Посему? Снова же, существуют два случая: или законы гравитации просят улучшения, или мы обязаны представить существование невидимой избыточной массы.

    Явление MOND в первый раз подметил Моти Милгром в 1981 году, который заприметил, что ежели мы видоизменили бы закон тяготения при максимально минимальных убыстрениях — что-то вроде толикой нанометра за секунду в квадрате — мы могли бы растолковать эти ротационные кривенькие. За исключением тамошнего, тамошняя же модификация, одна-единственная и поочередная, могла бы растолковать вращение любых галактик, от самых минимальных перед началом наибольших. MOND до сего времени это же выполняет, и выполняет ладно.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Черная материя, с альтернативный стороны, подразумевает, что в дополнение к обыденным крупицам Обычной фотомодели и стандартной материи из «протонов, нейтронов и электронов», кои составляют многие, что мы знаем, бытует новейший тип материи. Дабы растолковать вращательный парадокс, предложили внедрить крупное гало материи, которая и не ведет взаимодействие со светом, да и и не слипается, не ведет взаимодействие с стандартной материей, за исключением как только гравитационно. Этакий существовала мысль черной материи.

    Черная материя может растолковать эти ротационные кривенькие, однако выполняет это же и не эдак ладно, как только MOND. Численное моделирование для гало, кои создают даже самые ординарные фотомодели черной материи, и не соответствует наблюдениям; гало очень «сбитые» посередине и очень «пушистые» на окраине. (В техническом плане они кажутся наиболее изотермическими, чем ожидается). Короче, сначала MOND существовала очевидным фаворитом.

    Однако там, далее, началась целая Вселенная. Когда вы предлагаете новейшую теорию, дабы поменять старенькую — как общественная теория относительности заменила законы Ньютона, — ваша теория обязана удовлетворить три принципа:

    1. Она обязана воспроизвести весь фуррор предшествующей фаворитной теории.
    2. Она обязана удачно растолковать новое явление (либо явления), ради коего образовывалась.
    3. И она обязана предпринять новейшие пророчества, кои будут экспериментально либо наблюдательно испытаны, доказаны либо опровергнуты, дабы это же существовало неповторимо для новейшей теории.

    Мы говорим обо любых успехах предшествующей ведущей теории, а уж они многочисленны.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    Существуют гравитационное искривление астрального света толпой, мощное и хлипкое гравитационное линзирование. Существуют спецэффект Шапиро. Существуют гравитационное замедление времени и гравитационное красноватое смещение. Существуют концепция Немалого Взрыва и концепция расширяющейся Вселенной. Существуют движения галактик снутри накоплений и кластеризация самих галактик на наибольших масштабах.

    В случае со всеми этими примерами — всеми — MOND терпит сокрушительное поражение, или и не предлагая никаких прогнозов, или делая прогнозы, кои вступают в удручающее противоречие с имеющимися заданными. Вы сможете справедливо заприметить, что MOND ни разу и не собиралась быть тотальной теорией, а уж быстрее описанием единого явления, которое может привести к наиболее тотальной теории. Почти все люди ишачят над расширением MOND, которое могло бы растолковать эти наблюдения, однако пока что неудачно.

    Однако ежели вы продолжите закон гравитации Эйнштейна и ординарно добавите новейший ингредиент, прохладную черную материю, вы сможете растолковать все, включая и некие новейшие причудливые аспекты.

    Вы сможете растолковать картинку кластеризации, которая наблюдается в крупномасштабной структуре Вселенной, ежели у вас будет в пять раз все больше черной материи, чем стандартной.

    И что в особенности впечатляет, вы сможете предпринять совсем новое пророчество: когда сталкивается два накопления галактик, газ в их греется, замедляется и испускает рентгеновские лучи, тогда-то как только толпа, которую мы лицезреем при помощи гравитационного линзирования, следует за черной материей и подменяется рентгеновскими лучами. Это же новое пророчество существовало доказано экспериментально и придерживается уже десять лет, являя собой непрямое доказательство существования черной материи.

    Может ли черная материя совсем и не существовать?

    У MOND существуют привилегию: она поясняет кривенькие вращения галактик предпочтительнее, чем черная материя. Однако это же и не физическая теория и она и не соответствует полному набору наблюдений, кои мы имеем. Черная материя бытует — по последней мере в теории — так как она предлагает нам все ту самую же Вселенную, поочередную, без каких-то модификаций.

    Однако в текущее время беды MOND, космологические, ставят ее ниже черной материи. Пусть воспроизведет все успехи ОТО, пояснит новейшие явления, изготовит прогнозы, кои можно будет подтвердить — и ученые непременно обратятся в новейшую веру. Ведь они хорошенькие ученые.