Прихована маса (в космології і астрофізиці також темна матерія. Темна речовина) - загальна назва сукупності астрономічних об'єктів, недоступних прямим спостереженнями сучасними засобами астрономії (тобто не випускають електромагнітного або нейтринного випромінювання достатньої для спостережень інтенсивності і не поглинає їх), але спостерігаються побічно по гравітаційними ефектами (зокрема за ефектом «гравітаційної лінзи»), що надаються на видимі об'єкти. Вчені вважають, що кількість темної матерії як мінімум в 5 разів більше кількості видимої.
Загальна проблема прихованої маси складається з двох частин:
- астрофізичної. тобто протиріччя спостерігається маси гравітаційно зв'язаних об'єктів і їх систем, таких, як галактики і їх скупчення, з їх спостерігаються параметрами, обумовленими гравітаційними ефектами;
- космологічної - протиріччя спостерігаються космологічних параметрів отриманої по астрофізичним даними середньої щільності Всесвіту.
Спостережувані дані гравітаційних ефектів прихованої маси
Прихована маса і обертання галактик
Мал. 1 Криві диференціального обертання галактик: відхилення від кеплеровского закону обертання пояснюються, імовірно, наявністю прихованої маси
Диференціальні швидкості обертання галактик (тобто залежність швидкості обертання галактичних об'єктів від відстані до центру галактики) визначаються розподілом маси в даній галактиці і для сферичного обсягу з радіусом, в якому міститься маса, задаються співвідношенням
,
т. е. за межами обсягу, в якому зосереджена основна маса галактики швидкість обертання. Однак для багатьох спіральних галактик швидкість залишається майже незмінною вельми значній відстані від центру (20-25 кілопарсек), що суперечить швидкому зменшенням щільності спостерігається матерії від центру галактик до їх периферії (див. Рис. 1).
Таким чином, для пояснення спостережуваних значень необхідно допустити існування ненаблюдаемой (не світяться) матерії, що тягнеться на відстані, що перевищують в десятки разів видимі межі галактик і з масою, на порядок вище сукупної маси спостерігається світиться матерії галактики (гало галактик).
Сучасна стандартна космологічна модель веде до висновку, що видимі маси баріонів речовини в галактиках істотно нижче, ніж передбачаються. Останнім часом з'явилися результати, які свідчать, що ця відсутня баріонів маса може бути зосереджена в гало галактик у вигляді гарячого міжгалактичного газу з температурою від 1 000 000 до 2 500 000 К. [1] [2]
Маса скупчень галактик: проблема Цвикки
Мал. 2 Скупчення галактик Abell 2390 (зверху) і MS2137.3-2353 в рентгенівському спектрі (зліва, випромінює гарячий міжгалактичний газ) і оптичному (праворуч, фальшивих кольорів), дуги - ефект гравітаційного лінзування фону.
Сукупна спостерігається маса становить близько 13% від розрахункової ([1]).
Маса скупчень галактик: гарячий міжгалактичний газ
З розвитком рентгенівської астрономії в скупченнях галактик було виявлено рентгенівське випромінювання гарячого (розігрітого до температур близько 10 6 K) газу, що заповнює межгалактическую середу, - тобто було виявлено частину прихованої маси таких скупчень. Однак підсумовування спостережуваних мас такого газу з спостерігаються масами галактик скупчення не дало маси, достатньої ні для утримання галактик, ні для утримання газу в скупченнях.
Гравітаційне лінзування фону галактиками і їх скупченнями
Одним з непрямих методів оцінки маси галактик є гравітаційне лінзування ними фонових (розташованих на лінії спостереження за ними) об'єктів. В даному випадку ефект гравітаційного лінзування може проявлятися у вигляді спотворення зображення фонового об'єкта, або появі його багаторазових уявних зображень. Рішення оберненої задачі, тобто розрахунок гравітаційного поля, необхідного для отримання таких зображень, дозволяє оцінити масу гравітаційної лінзи - скупчення галактик. І в цьому випадку розрахункові значення значно перевершують що спостерігаються (див. Рис. 2).
Природа і склад прихованої маси
Крім прямих спостережень гравітаційних ефектів прихованої маси існує ряд об'єктів, пряме спостереження яких утруднено, але які можуть робити внесок до складу прихованої маси. В даний час розглядаються об'єкти баріонів і небаріонної природи: якщо до перших відносяться досить добре відомі астрономічні об'єкти, то в якості кандидатів у другі розглядаються стрейнджлет і гіпотетичні елементарні частинки, які випливають з класичної квантової хромодинаміки (Аксион) і суперсиметричних розширень квантових теорій поля.
Масивні об'єкти гало галактик
Для пояснення відхилення швидкостей обертань галактичних об'єктів від кеплерівських слід припустити наявність масивного темного гало галактик. До масивним об'єктів гало галактик (Massive Astrophysical Compact Halo Objects, MACHO) відносяться слабоізлучающіе компактні об'єкти, в першу чергу маломасивні зірки - коричневі карлики. субзвёзди або дуже масивні юпітероподобние планети. маса яких недостатня для ініціювання термоядерних реакцій в їхніх надрах, остиглі білі карлики. нейтронні зірки і чорні діри.
Міжгалактичний газ: Лайман-альфа ліс
На відміну від згадуваного вище гарячого газу галактичних скупчень, що випромінює в рентгенівському діапазоні, спостереження спектрів квазарів свідчать про досить масивних міжгалактичних хмарах водню. В спектрах квазарів з досить високим червоним зміщенням спостерігається безліч зміщених ліній ( «ліс» ліній) поглинання Лайман-альфа водню, утворених безліччю хмар водню, розташованих на різній відстані по променю зору. Такий феномен отримав назву Лайман-альфа ліс (англ. Lyman-alpha forest).
Небаріонної темна матерія
За сучасними уявленнями, лише близько 4,4% маси Всесвіту становить звичайна баріонів матерія. Приблизно 23% доводиться на небаріонної темну матерію. не беруть участі в сильному і електромагнітній взаємодії. Вона спостерігається тільки в гравітаційних ефекти.
Залежно від швидкості частинок розрізняють гарячу і холодну темну матерію. Гаряча темна матерія складається з частинок, що рухаються зі швидкістю, близькою, мабуть, з нейтрино.
Гарячої темної матерії недостатньо, за сучасними уявленнями, для формування галактик. Дослідження структури реліктового випромінювання показало, що існували дуже дрібні флуктуації щільності речовини. Швидко рухається гаряча темна матерія не могла б сформувати таку тонку структуру.
Холодна темна матерія повинна складатися з масивних повільно рухаються (і в цьому сенсі «холодних») частинок або згустків речовини. Експериментально такі частки не виявлено.
В якості кандидатів на роль холодної темної матерії виступають слабо взаємодіють масивні частинки (Weakly Interactive Massive Particles, WIMP), такі як Аксион і суперсиметричні партнери-ферміони легких бозонів - Фотину. гравітіно і ін.
Вперше припущення про існування матерії, яка взаємодіє зі звичайною речовиною тільки через гравітацію, було висловлено на початку XX століття в зв'язку з аномальною прецесією перигелію Меркурія. Однак ця проблема була вирішена вже в 1916 році Альбертом Ейнштейном завдяки його Загальної теорії відносності. внёсшей в ньютоновскую теорію гравітації відповідну поправку на орбітальні руху, вичерпно пояснює спостережуване явище, що послужило і першим підтвердженням ОТО.
Також робляться спроби пояснити криві обертання галактик зміною законів гравітаційної взаємодії на великих масштабах (зокрема, модифікована ньютонівська динаміка - MOND), проте передбачаються в рамках MOND профілі щільності і температури гарячого газу в скупченнях галактик сильно розходяться з спостерігаються [4].
Прихована маса і космологічні параметри, проблема темної енергії
Однією з основних проблем космології є питання про середню кривизну простору і темпі розширення Всесвіту. Якщо кривизна простору нульова або негативна, то розширення Всесвіту відбувається необмежено (плоска і відкрита моделі Всесвіту); якщо кривизна позитивна, то розширення Всесвіту має змінитися стисненням (закрита модель Всесвіту). У свою чергу, в рамках загальної теорії відносності (ЗТВ). середня кривизна простору Всесвіту залежить від її середньої щільності, нульовий кривизни відповідає критична щільність
10 -29 г / см, що еквівалентно приблизно 5 атомам водню на м³. Однак, незважаючи на те, що спостережуване значення середньої щільності матерії, що світиться становить близько 1% від критичної, дані спостережень свідчать про те, що кривизна Всесвіту близька до нуля, т. Е. Досить близько до
Примітки
Дивитися що таке "Прихована маса" в інших словниках:
ПРИХОВАНА МАСА - труднонаблюдаемие форми речовини, виявляемиепо їх гравитац. впливу на рух і структуру галактик, скопленійі сверхскоплений галактик. Передбачається, що існує кілька (дваілі більше) видів З ... Фізична енциклопедія
Прихована маса Всесвіту - маса гіпотетичного речовини у Всесвіті, що не виявляється по електромагнітному випромінюванню ... Астрономічний словник
Маса - Цей термін має також інші значення див. Маса (значення). Маса Розмір M Одиниці виміру СІ кг ... Вікіпедія
Маса Всесвіту - прихована гіпотетична маса неспостережуваного речовини у Всесвіті ... Астрономічний словник
Недостатня маса - Космологія Вік Всесвіту Великий вибух Содвіжущееся відстань Реліктове випромінювання Космологічне рівняння стану Темна енергія Прихована маса Всесвіт Фрідмана космологічний принцип Космологічні моделі Формування ... Вікіпедія
Темна речовина - Космологія Вік Всесвіту Великий вибух Содвіжущееся відстань Реліктове випромінювання Космологічне рівняння стану Темна енергія Прихована маса Всесвіт Фрідмана космологічний принцип Космологічні моделі Формир ... Вікіпедія
КОСМОЛОГІЯ - (від грец. Kosmos світ, Всесвіт і logos слово, вчення), вчення про Всесвіт як єдине ціле і про всю охопленої айстр. спостереженнями області Всесвіту (Метагалактика) як частини цілого; розділ астрономії. Висновки К. грунтуються на законах фізики і ... ... Фізична енциклопедія
Квінтессенція (космологія) - Космологія Вік Всесвіту Великий вибух Содвіжущееся відстань Реліктове випромінювання Космологічне рівняння стану Темна енергія Прихована маса Всесвіт Фрідмана космологічний принцип Космологічні моделі Формування ... Вікіпедія
Квінтесенція (космологія) - Космологія Вік Всесвіту Великий вибух Содвіжущееся відстань Реліктове випромінювання Космологічне рівняння стану Темна енергія Прихована маса Всесвіт Фрідмана космологічний принцип Космологічні моделі Формування ... Вікіпедія
- Прихована маса. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Прихованої? Тая ма? Сса (в космології і астрофізиці також темна ... Детальніше Купити за 1125 руб