Eile teatasid astronoomid uutest põnevatest tõenditest, mis heidavad valgust tumeda aine olemusele. Galaktikaparve Cl0024+17 (pilt 1) ümbritseb tumeda aine rõngas! See avastus kinnitab muuhulgas, et tume aine koosneb senitundmata osakestest ning ei nõua olemasoleva gravitatsiooniteooria muutmist. Järgnevalt esitan võimalikult lihtsa ülevaate sellest, mis on tume aine ja selle tähtsus, kuidas seda uuritakse ning mis üldse on galaktikaparv :) Loodan, et sellest on lugejale kasu.Alustame otsast. Päike on täht. Tähti, suuremaid ja väiksemaid, on meie (Linnutee) Galaktikas ligikaudu 150 miljardit. Galaktikaid, kümnete ja sadade miljardite tähtede kogumeid, on nähtavas Universumis omakorda sadu miljardeid. Galaktikad ei paikne kõikjal ühtlaselt, vaid on koondunud galaktikaparvedesse ning ajapikku kuhjab gravitatsiooni väsimatu käsi viimaseidki üksikult ekslevaid galaktikaid neisse tiheda "asustusega" piirkondadesse. Meie Galaktika ning tema lähim suur naaber, Andromeeda galaktika, liiguvad küll täiskäigul üksteise poole, kuid samal ajal kihutavad mõlemad lähedase Neitsi galaktikaparve suunas. Galaktikaparved reeglina kaugenevad üksteisest - see on Universumi paisumise väljendus.
Galaktikate põhilised koostisosad - tähed, planeedid ja kõik muud kompaktsed objektid - moodustavad galaktikaparvede massist kõige väiksema osa. Palju rohkem galaktikaparve massist on gaas, valdavalt gaasiline vesinik, mida leidub ohtralt nii galaktikates kui nende vahel. Ning ligikaudu kümme (10!) korda rohkem massi kirjutatakse Tumeda Aine arvele. Tume aine on oma nime saanud tõsiasjast, et me näeme astronoomilistes vaatlustes selle aine gravitatsioonivälja mõju teistele objektidele, kuid ainet ennast ei õnnestu vaadelda. Kõrvaloleval pildil (pilt 2) on oranzhikad laigud galaktikad ühes galaktikaparves ning sinine kuma kujutab tumeda aine jaotust - nagu näha, on see üpris ühtlane elliptiline halo. Enamusel galaktikatel on lisaks sarnase kujuga pisemad "isiklikud" halod. Tumedat ainet on palju!Peamised tumeda aine jälgimise viisid on järgnevad:
- Tähtede liikumine galaktikate äärealadel ning väiksemate galaktikate liikumine ümber suuremate võimaldavad hinnata galaktikates sisalduvat massi, mis osutub kümmekond korda suuremaks nähtavast - tähtede, planeetide, gaasi ja muu säärase kogumassist.
- Gravitatsiooniläätsed. Einsteini relatiivsusteooria ennustas nüüdseks kinnitust leidnud nähtust: valguse trajektoor paindub gravitatsiooniväljas, teisisõnu massiga objektid võivad käituda läätsedena, painutades valguskiiri enda ümber. Vastavat efekti on võimalik jälgida isegi Päikese puhul. Vaadeldes suuri galaktikaid ja galaktikaparvi, näeme kõikjal nende ümber veel kaugemale jäävate objektide moonutatud kujutisi (ka pilti 1 vaadates võib näha hulgaliselt väljavenitatud sinakaid laike). Kaardistades palju selliseid kujutisi, võib taastada neid tekitanud massi jaotuse. Need massijaotused sisaldavad võimsat komponenti, millele ei vasta ükski elektromagnetkiirguses vaadeldav objekt.
Tumeda aine uurimine on justkui kosmiliste pangaröövlite lugu. Pangas olevat raha kokku arvestades selgub, et ööpimeduses on keegi sellest 90% ära viinud. Pangaröövlid kandsid musti kombinesoone ning seetõttu pole nende isikuid turvakaamerate abil võimalik kindlaks teha, ometi on selge, et keegi selle raha ära viis. Majanduse hetkeseisu uurides saab välistada ka võimaluse, et üleöö toimus võimas inflatsioon, mis võinuks pangas oleva raha koguväärtust muuta. Pangaröövlid on siin Tumeda Aine osakesed, mille gravitatsiooni mõju nähtavale ainele (tähtedele, galaktikatele...) me näeme (raha on varastatud!), kuid mida ennast pole otseselt võimalik teleskoobis vaadelda. Ka gravitatsiooniteooriate muutmine ei võimalda asju selgitada (majandusteadlased välistasid inflatsiooni). Teadlastel (politseinikel) on siiski hulk kahtlusaluseid, kelle seast võib lähiaastatel selguda süüdlane, meie füüsikalisele maailmamudelile lisanduks siis vähemalt üks uus osakesetüüp.
Eilne teade tumeda aine rõngast galaktikaparve Cl0024+17 ümber (pilt 3: sinine tähistab tumeda aine jaotust, taustaks on pilt 1) on väga oluline, kuna võimaldab lõplikult välistada modifitseeritud gravitatsiooniteooriad ning näitab ilmekalt, et headel vaatlustel on tumeda aine teoreetilistele uuringutele veel suuri panuseid anda. Avastuse teinud teadlased pakuvad mudelite põhjal, et nähtav struktuur on kaks miljardit aastat tagasi toimunud galaktikaparvede kokkupõrke tagajärg, mis tulevate aastamiljonite jooksul paar lõiku ülalpool nähtud haloks rahuneb. Samavõrra põnevast avastusest teatati pool aastat tagasi: Kuuli galaktikaparve (ingl.k. Bullet Cluster) ümbruses kaardistatud tumeda aine jaotus ühtis tähtede ja galaktikate jaotusega ning mitte gaasiga, kus sisaldub enamus nähtavast massist.Kuuli galaktikaparv koosneb tegelikult kahest 150 miljoni aasta eest põrkunud galaktikaparvest.
Kõrvaloleval pildil (pilt 4) on parempoolses sinises laigus pisem parv, mis on läbi lennanud nüüd vasakule jäävast suuremast galaktikaparvest. Punane kuma tähistab gaasi paiknemist ning sinine tumeda aine jaotust - tuleb rõhutada, et gaasi paiknemine on tumedast ainest selgelt erinev. Viimane tõsiasi aitab samuti modifitseeritud gravitatsiooniteooriaid välistada, kuna nende järgi peaks enamus gravitatsioonijõust tulema kõige suurema nähtava massiga aladelt ehk siis gaasist (meenutame, et enamus galaktikaparvede nähtavast massist on gaas ja mitte tähed).Ühtlasi näeme Kuuli galaktikaparve näitel selgelt, kui vähe põrkuvad tumeda aine osakesed tavalise ainega: gaas on niiöelda põrkeline, teisisõnu kaks põrkuvat gaasipilve ei lenda teineteisest läbi vaid takerduvad; galaktikad on rohkem nagu kaks peotäit kive, mida poisid üksteise suunas viskavad - enamus kividest lendab teistest häirimatult mööda ning ka õhk (gaas) ei takista neid väga; tume aine näib jälgivat galaktikate liikumist ning seega gaasis sisalduvate osakestega ei põrku.
Küsimusi? Parandusi? Täiendusi? Äkki on ta liiga pikk või lühike? Tüütu? Arendaksin seda postitust hea meelega edasi.
Viited:
Pilt 1: Galatikaparv Cl0024+17, Hubble'i Kosmoseteleskoop (HST), (c) NASA
Pilt 2: Galaktikaparv Cl0024+1654 ja tumeda aine jaotus selles, HST, (c) NASA
Pilt 3: Galaktikaparv Cl0024+17 ja tumeda aine jaotus selles, HST, (c) NASA
Pilt 4: Kuuli galaktikaparv ehk 1E 0657-56 ja tumeda aine jaotus selles, HST, (c) NASA
Postitused
7 kommentaari:
Niisiis, muidu igati tore tekst, aga mulle jääb segaseks, miks just selle rõnga avastamine välistab modifitseeritud gravitatsiooniteooriad. Hetkel tundub Kuuli galaktikaparve näide antud väite jaoks paremini töötavat. Filosoofina peaksin vist küsima ka, kas mingi avastus ikka välistab teooria? Ehk muudab lihtsalt ebatõenäolisemaks. Kel huvi, võib falsifikatsionismi vastaseid argumente uurida ;)
Tumeda aine käitumine tekitab segadust. Cl0024+17 puhul me näeme, et ta on võtnud rõnga kuju, ning kõigi eelduste kohaselt oli see tingitud galaktikate kokkupõrkest kaks miljardit aastat tagasi. Samas, Kuuli galaktikaparve näite puhul tundub, et tumedad ained on läbinud vastutulevad galaktikad peaaegu ilma mõjutusteta. Mis on tinginud need erinevused? Ma näen, et esimese näite puhul on galaktikad lõpetanud liikumise üksteise suhtes (on mul õigus?) ja Kuuli galaktikaparves alles erinevad osad justkui tantsivad üksteisega, aga on siin veel olulisi faktoreid, mida tuleks arvesse võtta?
Mis puudutab loo analüüsi metatasandil, siis kui see oli planeeritud järjejutuna, oli ta kindlasti sobivalt põneval kohal katkestatud (just siis kui ma sain selgeks, mis must aine ei ole), aga kas on ka lootust, et sa püüad selgitada, mis ta võib olla?
Tänud informatsiooni eest.
Kaks pisiasja:
a) Võrdle:
Mihkel: Tumeda aine uurimine on justkui kosmiliste pangaröövlite lugu. Pangas olevat raha kokku arvestades selgub, et ööpimeduses on keegi sellest 90% ära viinud. Pangaröövlid kandsid musti kombinesoone ning seetõttu pole nende isikuid turvakaamerate abil võimalik kindlaks teha, ometi on selge, et keegi selle raha ära viis. Majanduse hetkeseisu uurides saab välistada ka võimaluse, et üleöö toimus võimas inflatsioon, mis võinuks pangas oleva raha koguväärtust muuta. Pangaröövlid on siin Tumeda Aine osakesed, mille gravitatsiooni mõju nähtavale ainele (tähtedele, galaktikatele...) me näeme (raha on varastatud!), kuid mida ennast pole otseselt võimalik teleskoobis vaadelda. Ka gravitatsiooniteooriate muutmine ei võimalda asju selgitada (majandusteadlased välistasid inflatsiooni). Teadlastel (politseinikel) on siiski hulk kahtlusaluseid, kelle seast võib lähiaastatel selguda süüdlane, meie füüsikalisele maailmamudelile lisanduks siis vähemalt üks uus osakesetüüp.
Intelligentne olevus: Tumeaine avastati nagu pangarööv, keegi ei näinud röövleid, kuid rahahulk (osakeste asukoht) on muutunud.
Inflatsioonist rääkimine võib tunduda naljakas, kuid kuidas see analoogiasse sobib? Gravitatsiooniteeoria ja inflatsioon ei lähe kokku, sest 20 senti on ikka 20 senti, isegi kui meie neid enam väärtuslikeks ei hinda.
b) Alles lõpus jõudsid huvitava osani. Kas tumeaine ei saaks olla gaas, mis on lihtsalt vähem tihe kui praegusel hetkel hinnatav. Arvestades mõõtmiste kaugust ei peaks see olema suur erinevus, et kahe silma vahele jääda. Igatahes jääb see peamiseks küsimuseks: Kas me suudaksime tuvastada tonnide viisi universumis hõljuvat kruusa, mille poisikesed suure pauguga sinna loopisid?
Lihtsalt väike täpsustus mu kommentaarile: Kui tume aine ei reageeri keskkonnast tulevatele mõjutustele, siis miks on tal nii selge kuju Cl0024+17 näte puhul.
Mütsikergitus lugejatele ja kommenteerijatele :) Luban seni ja lähitulevikus tõstatavatele parandustele ning küsimustele korralikult vastata tuleval teisipäeval, peale semestri esimest eksamit.
Terve selle loo juures on minu jaoks hämmingurikkaim osa see, et kuidas need nasalased (nasakad?) seda varjatud ainet ikkagi eksperimentaalselt vaatlesid ehk siis mis võttega nad selle varjatud ainet kirjeldava sinise laigu sinna pildile joonistasid?
Tulin tagasi, et oma kommentaari täiendada, kuid Jürgen jõudis ette... niisiis x2
Postita kommentaar