Superkomputer przewiduje istnienie dysku ''ciemnej materii'' wewnątrz Drogi Mlecznej
22 Wrz 2008r. w Droga Mleczna napisał/aNowe badania zwiększają nadzieje, że ciemny dysk i ciemna materia, mogą zostać wykryte w niedalekiej przyszłości.
Międzynarodowy zespół naukowców przewiduje, że Droga Mleczna zawiera w sobie dysk "ciemnej materii". W pracy opublikowanej w magazynie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society astronomowie dr Justin Read, profesor George Lake i Oscar Agertz z uniwersytetu w Zurichu oraz dr Victor Debattista z University of Central Lancashire wykorzystują wyniki symulacji dokonanej przez superkomputer do wysuwania wniosków na temat istnienia tego dysku. Wyjaśniają oni w jaki sposób ten komputer może pomóc fizykom na bezpośrednie wykrycie i określenie natury ciemnej materii po raz pierwszy.
Złożony obraz dysku ciemnej materii (czerwony kontur) i mozaika Drogi Mlecznej uzyskany w ramach projektu obserwacji przeglądowych nieba w bliskiej podczerwieni w paśmie fal elektromagnetycznych o długości 2μm (2MASS) przy udziale Uniwersytetu Massachusetts i Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, ufundowanym przez Narodową Agencję Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej oraz Narodową Fundację Naukową.
W przeciwieństwie do znanej "zwykłej" materii, z której zbudowane są gwiazdy gazy i pył, "ciemna" materia jest niewidzialna jednak jej obecność może być wykryta poprzez jej oddziaływanie grawitacyjne na otoczenie. Fizycy wierzą, że stanowi ona do 23 procent masy Wszechświata (przy 5 procentach zwykłej materii i 72 procentach tajemniczej "ciemnej energii"). Jednak pomimo jej wszechobecnego oddziaływania nikt nie jest pewien, z czego tak naprawdę składa się ciemna materia.
Najważniejszym założeniem w tej pracy było to, iż uważano, że ciemna materia powstaje w niemal sferycznych skupiskach nazwanych "halo", z których jedno otacza Drogę Mleczną. Jednak ta "standardowa" teoria jest oparta na symulacjach dokonanych przez superkomputer, który to odtworzył oddziaływanie grawitacyjne jedynie samej ciemnej energii. Nowe badania zawierają także oddziaływanie grawitacyjne gwiazd i gazów, które również są elementami tworzącymi Naszą Galaktykę.
Uważa się, że gwiazdy i gazy uformowały się w dysk w bardzo wczesnym etapie istnienia Wszechświata i to przyczyniło się do tego w jaki sposób powstały mniejsze skupiska ciemnej materii. Wyniki uzyskane przez naukowców sugerują, że najwięcej skupisk ciemnej materii w naszym sąsiedztwie uformowało się wokół Drogi Mlecznej. Największe skupiska zostały przyciągnięte do centrum dysku galaktyki a następnie zostały rozdarte na części, tworząc tym samym dysk ciemnej materii wewnątrz Naszej Galaktyki.
"Gęstość ciemnego dysku stanowi zaledwie połowę gęstości "halo" ciemnej materii, tak więc to jest przyczyną tego, że nikt wcześniej tego nie zaobserwował," powiedział główny autor Justin Read. "Jednakże, pomimo swojej małej gęstości, jeśli dysk istnieje naprawdę to powoduje on niezwykłe kłopoty przy wykryciu ciemnej materii na Ziemi."
Ziemia i Słońce poruszają się prędkością 136,7 mil na sekundę wzdłuż prawie okrągłej orbity wokół centrum Naszej Galaktyki. Jako że okrąg ciemnej materii nie obraca się to z perspektywy obserwatora na powierzchni naszej planety ma się wrażenie jakbyśmy mieli "wiatr" ciemnej energii wiejący w naszym kierunku z dużą prędkością. Dla odróżnienia "wiatr" z ciemnego dysku jest dużo wolniejszy niż ten wiejący z okręgu ciemnej materii, a to dlatego, że dysk obraca się wraz z Ziemią.
"To jakby siedzieć w aucie poruszającym się na autostradzie z prędkością 100 kilometrów na godzinę," powiedział członek zespołu dr Victora Debattisty. "Ma się wtedy wrażenie jakby wszystkie pozostałe auta stały w miejscu, ponieważ poruszają się one z taką sama prędkością."
Taka duża ilość wolno poruszających się cząstek ciemnej materii może być dobrodziejstwem dla badaczy, gdyż oczekują oni raczej reakcji detektorów ciemnej materii niż szybko poruszających się cząstek.
"Obecne detektory nie potrafią rozróżnić tych wolno poruszających się cząstek od innych "dźwięków" w tle," powiedziała profesor Laura Baudis, współpracownik na uniwersytecie w Zurichu i jeden z głównych badaczy eksperymentu bezpośredniego wykrycia XENON, który jest przeprowadzany Podziemnym Laboraturium Gran Sasso na terenie Włoch. "Detektor XENON100, z którego obecnie korzystamy jest bardzo czuły. Tak więc jeśli cząsteczki ciemnej materii gdzieś występują to on powinien być w stanie je dostrzec."
Źródło: Astronomy.com
Fotografia: J. Read and O. Agertz
Tłumaczenie: Tomasz Lechański
Złożony obraz dysku ciemnej materii (czerwony kontur) i mozaika Drogi Mlecznej uzyskany w ramach projektu obserwacji przeglądowych nieba w bliskiej podczerwieni w paśmie fal elektromagnetycznych o długości 2μm (2MASS) przy udziale Uniwersytetu Massachusetts i Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, ufundowanym przez Narodową Agencję Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej oraz Narodową Fundację Naukową.
W przeciwieństwie do znanej "zwykłej" materii, z której zbudowane są gwiazdy gazy i pył, "ciemna" materia jest niewidzialna jednak jej obecność może być wykryta poprzez jej oddziaływanie grawitacyjne na otoczenie. Fizycy wierzą, że stanowi ona do 23 procent masy Wszechświata (przy 5 procentach zwykłej materii i 72 procentach tajemniczej "ciemnej energii"). Jednak pomimo jej wszechobecnego oddziaływania nikt nie jest pewien, z czego tak naprawdę składa się ciemna materia.
Najważniejszym założeniem w tej pracy było to, iż uważano, że ciemna materia powstaje w niemal sferycznych skupiskach nazwanych "halo", z których jedno otacza Drogę Mleczną. Jednak ta "standardowa" teoria jest oparta na symulacjach dokonanych przez superkomputer, który to odtworzył oddziaływanie grawitacyjne jedynie samej ciemnej energii. Nowe badania zawierają także oddziaływanie grawitacyjne gwiazd i gazów, które również są elementami tworzącymi Naszą Galaktykę.
Uważa się, że gwiazdy i gazy uformowały się w dysk w bardzo wczesnym etapie istnienia Wszechświata i to przyczyniło się do tego w jaki sposób powstały mniejsze skupiska ciemnej materii. Wyniki uzyskane przez naukowców sugerują, że najwięcej skupisk ciemnej materii w naszym sąsiedztwie uformowało się wokół Drogi Mlecznej. Największe skupiska zostały przyciągnięte do centrum dysku galaktyki a następnie zostały rozdarte na części, tworząc tym samym dysk ciemnej materii wewnątrz Naszej Galaktyki.
"Gęstość ciemnego dysku stanowi zaledwie połowę gęstości "halo" ciemnej materii, tak więc to jest przyczyną tego, że nikt wcześniej tego nie zaobserwował," powiedział główny autor Justin Read. "Jednakże, pomimo swojej małej gęstości, jeśli dysk istnieje naprawdę to powoduje on niezwykłe kłopoty przy wykryciu ciemnej materii na Ziemi."
Ziemia i Słońce poruszają się prędkością 136,7 mil na sekundę wzdłuż prawie okrągłej orbity wokół centrum Naszej Galaktyki. Jako że okrąg ciemnej materii nie obraca się to z perspektywy obserwatora na powierzchni naszej planety ma się wrażenie jakbyśmy mieli "wiatr" ciemnej energii wiejący w naszym kierunku z dużą prędkością. Dla odróżnienia "wiatr" z ciemnego dysku jest dużo wolniejszy niż ten wiejący z okręgu ciemnej materii, a to dlatego, że dysk obraca się wraz z Ziemią.
"To jakby siedzieć w aucie poruszającym się na autostradzie z prędkością 100 kilometrów na godzinę," powiedział członek zespołu dr Victora Debattisty. "Ma się wtedy wrażenie jakby wszystkie pozostałe auta stały w miejscu, ponieważ poruszają się one z taką sama prędkością."
Taka duża ilość wolno poruszających się cząstek ciemnej materii może być dobrodziejstwem dla badaczy, gdyż oczekują oni raczej reakcji detektorów ciemnej materii niż szybko poruszających się cząstek.
"Obecne detektory nie potrafią rozróżnić tych wolno poruszających się cząstek od innych "dźwięków" w tle," powiedziała profesor Laura Baudis, współpracownik na uniwersytecie w Zurichu i jeden z głównych badaczy eksperymentu bezpośredniego wykrycia XENON, który jest przeprowadzany Podziemnym Laboraturium Gran Sasso na terenie Włoch. "Detektor XENON100, z którego obecnie korzystamy jest bardzo czuły. Tak więc jeśli cząsteczki ciemnej materii gdzieś występują to on powinien być w stanie je dostrzec."
Źródło: Astronomy.com
Fotografia: J. Read and O. Agertz
Tłumaczenie: Tomasz Lechański
Komentarze użytkowników
( DODAJ SWÓJ )
Nikt jeszcze nie napisał komentarza do tego materiału.Napisz komentarz
Odpowiedz na pytanie zadane w sondzie.
Zjawiska oraz wydarzenia w nadchodzącym miesiącu.
Zagłosuj lub zgłoś swoją stronę.
Ostatnio pisaliście:
Twoje Imię
28.03.2023, 04:17