Skaityti PDF - Iliustruotasis mokslas

old.iliustruotasismokslas.lt

Skaityti PDF - Iliustruotasis mokslas

claus lunaunės žvaigždės ir kiti įprasti astronominiaiobjektai, jie sudarytų tik mažą trūkstamosmedžiagos dalį. Vadinasi, tamsiojimedžiaga nėra paprastoji medžiaga, kuritiesiog per silpnai šviečia ir todėl jos neįmanomastebėti iš Žemės. Didžioji šiosmedžiagos dalis turėtų būti sudaryta išvienos medžiagos arba kelių medžiagų, irjos veikia kitaip, nei mums įprasta.Dalelės juda dideliu greičiuDar vieną užuominą apie tamsiosios medžiagossavybes astronomai užčiuopiaanalizuodami Visatos geometrinės struktūrosraidą po Didžiojo Sprogimo. Jie galiarba stebėti vis dar tolstančias galaktikasir taip pažvelgti atgal į praeitį, arba studijuotinaująjį trimatį žemėlapį. Abu būdaiatskleidžia medžiagos tendenciją bėgantlaikui vis labiau spaustis. Taigi tamsiojimedžiaga turi savybių, panašių į mumsžinomos paprastosios medžiagos savybes.Gali būti, kad tamsiąjąmedžiagą sudaro dalelės,kurių vis dar nepavykstaatrasti.1 Šviesa sklinda ištolimos galaktikos,esančios regimosiosVisatos pakraštyje.Pagal gebėjimą susispausti kosmologaitaip pat skirsto tamsiąją medžiagą įšaltą ir karštą. Tai, žinoma, neturi niekobendra su medžiagos temperatūra, šiuoatveju svarbus dalelių greitis.Karštos tamsiosios medžiagos dalelėsjuda didžiuliais greičiais, artimais šviesosgreičiui. Šio tipo medžiaga sunkiai susispaudžia,tačiau susispaudusi sudaro didelius,paprastai 1016 Saulės masės telkinius,primenančius galaktikų spiečius. Ošaltoji tamsioji medžiaga, kurios daleliųgreičiai gerokai mažesni už šviesos greitį,nesunkiai susispaudžia į 108–1015 Saulėsmasės struktūras, beveik prilygstančiasnykštukinėms galaktikoms.Kyla klausimas, kurios tamsiosios medžiagos– karštosios ar šaltosios – daugiau.Jeigu karštosios, tada tamsioji medžiagasukristų į galaktikų spiečių dydžio telkinius.Dar trūksta vieno žingsnio, kurispaaiškintų tamsiosios medžiagos pasiskirstymąmatomose galaktikose. Kita vertus,šaltosios tamsiosios medžiagos negalėtųbūti daugiau, nes tuomet visojeVisatoje vyrautų nykštukinės galaktikos,o ne tokios, kokios egzistuoja dabar. Greičiausiaiatsakymas būtų toks: tamsiojimedžiaga iš tiesų yra „drungna“, tai reiškia,kad karšta ir šalta tamsioji medžiagayra pasiskirsčiusios tolygiai.Galbūt tai neutrinai?Manoma, kad tamsiąją medžiagą galisudaryti neutrinai. Šios elementariosiosdalelės dalyvauja daugelyje branduoliniųreakcijų, tačiau tik labai silpnaisąveikauja su medžiaga ir šviesa. Nėražinoma, ar neutrinas turi masę, bet jeiturėtų nors ir labai mažą masę, dėldidelės koncentracijos neutrinai turėtųįtakos tamsiosios medžiagos tankiui. KolJūs skaitėte šį sakinį, vien iš Saulėsdaugybė milijonų neutrinųperskrodė Jūsų nykščionagą. Astronomaidėjo daugTamsiojimedžiagaGalaktikųspiečiusnasaRegimoji medžiaga2 Dalis šviesos Žemę pasiekiaprasiskverbdama prodidelį galaktikų spiečių, odalis – už šio spiečiaus užlinkdama.Tamsioji medžiagaTamsioji medžiaga – tarsi griaučiai, antkurių laikosi regimoji medžiaga, todėl jiVisatoje turėtų būti pasiskirsčiusi taip,kaip ir regimoji.pastangų norėdami išsiaiškinti, artamsiąją medžiagą gali sudaryti neutrinai.Jie bandė išmatuoti kosminės kilmėsneutrinų srautą ir mėgino nustatyti jųgalimą masę. Vykdydami vienąambicingiausių projektų – AMANDA II –mokslininkai Antarktidoje stengiasinetiesiogiai aptikti neutrinų specialiaisfotojutikliais, išdėliotais tarsi vėrinioperlai daugiau kaip šimto metrų gyliošachtoje po ledu.Kai neutrinas susiduria su deguoniesatomu po ledu, fotojutikliai ima veikti.Tada susidaro miuonas (masyvusis elektronogiminaitis), jis išspinduliuoja tamtikrus šviesos tvyksnius, vadinamuosiusPaukščiųTakas su Žeme3 Stebint iš Žemės tolimą galaktikądėl užlinkusios šviesosmatomas išplitęs vaizdas.Masė, dėl kurios šitaip užlinkstašviesa, yra didesnė už galaktikųspiečiaus regimosios medžiagosmasę. Todėl spiečiujeturėtų egzistuoti tamsiosiosmedžiagos.Galaktikų spiečius veikia kaip lęšisČerenkovo spindulius, o juos nesunkuišmatuoti. AMANDA II ir kitų projektųrezultatai rodo, kad neutrinas turi masę,ji lygi maždaug vienai milijonajai arbavienai dešimt milijonajai elektrono masėsdaliai. Vadinasi, neutrinai sudaro nuovieno iki septynių procentų Visatos masės.Taigi neutrinai galėtų šiek tiek paaiškintitamsiosios medžiagos sandarą, bettoli gražu ne viską.Šaltąją tamsiąją medžiagą galbūt galėtųsudaryti vadinamosios silpnai sąveikaujančiossunkiosios dalelės (angl. Weaklyinteracting massive particles; WIMP).Kitaip sakant, tai sunkios dalelės, kuriossąveikauja tik gravitacijos jėga ir silpnabranduolio jėga. Tokios dalelės turi nemažaisavybių, kurios paaiškintų tamsiosiosmedžiagos sandarą. Bėda ta, kad jasaptikti labai sunku. Soudanmine šachtoje,Minesotoje, šiuo metu mėginama jasaptikti naudojant virtinę itin šaltų lėkštutėsdydžio puslaidininkinių detektorių,kurie padengti itin laidžia juostele. Tikimasiužregistruoti kristalinės gardelėsvibraciją, jeigu ją paveiktų WIMP dalelė.Nors šie tyrimai jau gerokai įsibėgėję,gali būti ir taip, kad atsakymas slypi visaikitur. Galbūt tamsiąją medžiagą – ir šaltą,ir karštą – sudaro dar neatrastos elementariosiosdalelės. Fizikai kuria tokius modelius,kuriuose numatomos nežinomosegzotiškos dalelės – tokios kaip aksionai,magnetiniai monopoliai, supersimetriškosdalelės ir daug kitų. Geriausias būdasišsiaiškinti tamsiosios medžiagos vidinęprigimtį yra Europos branduolinių moksliniųtyrimų organizacijoje (CERN) atliekamididelės energijos dalelių eksperimentaidirbant suDidžiuoju hadronųpriešpriešinių srautųgreitintuvu (LHC).Greitintuvo uždavinys– nustatyti, artokia dalelė egzistuojair ar apskritai galibūti sukurta laboratorijojeŽemėje.Medžiagaišsidėsčiusi žieduVisa tai nėra tik teorija. 2007 metais taikydamigravitacinio lęšio efektą astronomairado tamsiosios medžiagos žiedąaplink galaktikų spiečių ZwC1 0024+1652, nutolusį nuo mūsų penkis milijardusšviesmečių. Tai pirmas kartas, kaibuvo surastas objektas, kuriame tamsiojimedžiaga yra pasiskirsčiusi visiškai kitaipnei normalioji medžiaga. Tamsiojimedžiaga tarsi sudaro atskirą žiedą.Neabejojama, kad žiedo formos struktūraatsirado po dviejų galaktikų spiečiųsusidūrimo, įvykusio prieš vieną ar dumilijardus metų. Tai, jog susidūrimokryptis sutampa su regėjimo linija, įgalinošį objektą stebėti iš Žemės. Tamsiojimedžiaga matoma kaip žiedas, kadangiiš pradžių ji įkrito į šių dviejų susiliejusiųspiečių vidurį, o vėliau buvo išmesta išorėn,tačiau ją sulaikė gravitacijos jėga.Kadangi tamsiosios medžiagos paieškostęsiasi, neabejotinai atrasime daugiaukeistų reiškinių ir galbūt net galėsimepaaiškinti jų prigimtį.www.iliustruotasismokslas.ltGalaktikų spiečiuose gali būti iki kelių tūkstančių atskirų galaktikų. Stebint tokių galaktikųjudėjimą galima daryti prielaidą, kad spiečiuose turėtų būti ir didelis tamsiosiosmedžiagos kiekis, nes matomosios medžiagos masės neužtektų galaktikoms išlaikyti telkinyje.Tamsiosios medžiagos gravitacinė trauka ne tik veikia matomąją medžiagą, ji taippat sukelia lęšio efektą, t. y. kitų dangaus kūnų skleidžiamą šviesą užlenkia tarsi lęšis.Pavyzdžiui, jeigu tolimos galaktikos skleidžiama šviesa prasiskverbia pro spiečių, jis jąiškreipia ir sustiprina dėl spiečiaus gravitacinio lauko. Matuojant distorsiją, galimanesunkiai „pasverti“ spiečių. Stebėjimai rodo, kad visų galaktikų spiečių svoris yra didesnisuž regimosios medžiagos svorį. Vadinasi, juose turėtų būti tamsiosios medžiagos.Fritzas Zwickynorėjo Saulėssistema tarsikosminiu laivunuskristi į kitasžvaigždes.PradininkasaptikonežinomosmedžiagospėdsakųDar ketvirtame dešimtmetyješveicarų kilmės astronomasFritzas Zwicky, stebėdamasBerenikės Garbanų žvaigždyną,iškėlė hipotezę, kad egzistuojatamsioji medžiaga. Jo manymu,tokiam dangaus kūnų judėjimuimatomų žvaigždžių masėsnepakanka, reikia didesniomedžiagos kiekio. Tai buvo nevienintelis jo laimėjimas. Zwickykūrybinga mąstysena padėjojam atrasti neutroninesžvaigždes ir supernovas.Fritzas Zwicky didžiausiąsavo gyvenimo dalį darbavosiJAV, buvo ypač gerbiamaskolegų. Jis buvo susirengęskeliauti į kitas žvaigždes pasinaudodamasSaulės sistemakaip milžinišku erdvėlaiviu. Jomanymu, tai įmanoma iššovusmetalo rutuliukų į Saulę ir sukėlusasimetriškus lydymosi sprogimus.Tolima54 galaktikaIliustruotasis mokslas 2008/7 (10) Iliustruotasis mokslas 2008/7 (10)55corbis/scanpix

More magazines by this user
Similar magazines