Ciemna materia — 30 ciekawostek

Jakie efekty jako jedyne zdradzają istnienie ciemnej materii?

To hipotetyczna materia, która nie emituje ani nie odbija promieniowania elektromagnetycznego, więc nie da się jej zobaczyć bezpośrednio.

Gdzie umieszcza się czułe detektory do bezpośredniej detekcji cząstek ciemnej materii?

Detektory muszą być bardzo czułe, bo energie fotonów emitowanych w wyniku odrzutu powinny wynosić co najwyżej około 100 keV.

Jak poruszają się gwiazdy na obrzeżach galaktyk względem przewidywań z widocznej materii?

Tę rozbieżność tłumaczono albo innym działaniem grawitacji na dużych odległościach, albo niewidocznym halo otaczającym galaktyki.

Co młoda Vera Rubin zbudowała z ojcem, gdy zainteresowała się nocnym niebem?

Nauczyciele radzili jej malowanie obrazów o tematyce kosmicznej, ale wybrała karierę naukową.

Jaką część bilansu masy-energii Wszechświata stanowi ciemna materia?

Resztę bilansu wypełniają zwykła, widzialna materia oraz dominująca ciemna energia.

Na jakim ciele niebieskim leży grzbiet Vera Rubin Ridge?

Imię astronomki noszą też asteroida (5726) Rubin oraz Obserwatorium im. Very C. Rubin.

Co było powodem odrzucenia podania Very Rubin przez Uniwersytet w Princeton?

Ostatecznie astronomka studiowała na Cornell University, a doktorat uzyskała w 1954 roku na Georgetown University.

Jakim przymiotnikiem określa się ciemną materię z cząstek o prędkościach relatywistycznych?

Jej przeciwieństwem jest odmiana złożona z masywnych cząstek, które poruszają się z mniejszymi prędkościami.

Co mierzyła Vera Rubin, wykazując niedobór obserwowanej materii we Wszechświecie?

Obserwacje z lat 70. i 80. XX wieku pokazały, że widocznej masy jest za mało, by wytłumaczyć siły grawitacji wewnątrz galaktyk i pomiędzy nimi.

Która galaktyka była obiektem badań ruchu wirowego, które Vera Rubin zaczęła w 1970 roku?

Wypłaszczenie krzywej rotacji wskazywało, że galaktyka rozciąga się dalej, niż jest widoczna; sama badaczka początkowo nie wiązała tego z ciemną materią.

Jak nazywa się ciemna materia zbudowana m.in. z protonów i neutronów?

Przypuszcza się, że ciemna materia nie musi składać się z jednego rodzaju cząstek, lecz może występować w kilku typach.

Obserwacje jakiego zjawiska pozwoliły określić prawdopodobny rozkład ciemnej materii?

Dzięki temu do istnienia nieobserwowanej materii przekonała się z czasem większość środowiska naukowego.

W której gromadzie galaktyk Fritz Zwicky dostrzegł w 1933 roku zbyt szybki ruch galaktyk?

Przy samej widzialnej materii część galaktyk powinna zostać z takiej gromady wyrzucona, więc większość jej masy musiała być niewidoczna.

Jakie cząstki są jedynymi znanymi cząstkami niebarionowej ciemnej materii?

Poruszają się z prędkościami relatywistycznymi, ale według obecnej wiedzy nie mogą stanowić całej ciemnej materii.

Jak nazywają się cząstki, które stale pojawiają się i znikają w próżni kwantowej?

Na tym zjawisku opiera się hipoteza polaryzacji próżni, która ma tłumaczyć zachowanie galaktyk bez odwoływania się do ciemnej materii.

Jakim łacińskim zwrotem określano początkowo hipotezę ciemnej materii?

Sam termin budził początkowo duże kontrowersje; większość badaczy przekonało dopiero wyznaczenie prawdopodobnego rozkładu niewidocznej masy.

Z odpowiedników jakich cząstek miałyby się składać hipotetyczne „ciemne atomy”?

W tej hipotezie ciemna materia składa się nie z pojedynczych cząstek, lecz z tworów podobnych do atomów, nazywanych po angielsku dark atoms.

Który zderzacz, obok LHC, wykorzystywano do prób wytworzenia cząstek ciemnej materii?

W zderzaczu samej cząstki ciemnej materii nie da się zarejestrować; wiadomo by było jedynie, że żyje dość długo, by opuścić detektor.

Który izraelski fizyk opracował zmodyfikowaną dynamikę newtonowską?

W tej teorii prawo ciążenia zmienia się, gdy oddziaływanie jest bardzo słabe, co pozwala opisać ruch galaktyk bez niewidzialnej masy.

Ustalenie czego w zderzaczu zdradziłoby powstanie niewidocznej cząstki ciemnej materii?

To metoda pośrednia: mierzalny byłby zasadniczo tylko produkt uboczny zderzenia, czyli cząstka zwykłej materii.

Zespół z Polski i którego kraju odkrył w 2011 roku gwiazdy o małej masie w gromadzie kulistej?

Chodziło o gromadę M22: wcześniej niewidzialne gwiazdy mogą tłumaczyć brakującą masę gromad kulistych bez ciemnej materii.

Który eksperyment szukający ciemnej materii ogłosił wynik oparty na rocznej modulacji sygnału?

Wynik budzi wiele kontrowersji: inne eksperymenty, takie jak XENON, EDELWEISS czy ZEPLIN, dokładniej analizują tło i takiej obserwacji nie potwierdziły.

Jaki ładunek grawitacyjny ma mieć antymateria w modelu Dragana Hajdukovicia?

W tym modelu materia i antymateria odpychają się grawitacyjnie, lecz znacznie słabiej, niż przyciągają elektrostatycznie.

Które satelity prowadziły rentgenowskie obserwacje gromad galaktyk?

Mikrofalowe promieniowanie tła badały z kolei satelity WMAP i Planck; razem takie dane ograniczają możliwą ilość ciemnej materii.

W ciągu ilu pierwszych nanosekund cząstki ciemnej materii oddaliły się za mocno, by anihilować?

Dlatego ciemną materię uważa się za relikt termiczny Wielkiego Wybuchu: została „zamrożona” z ustaloną gęstością.

Kto był promotorem doktoratu Very Rubin na Georgetown University?

Stopień doktora uzyskała w 1954 roku, trzy lata po ukończeniu studiów na Cornell University.

W jakim gwiazdozbiorze leży gromada, którą badał Sinclair Smith z Mount Wilson Observatory?

Smith doszedł do podobnych wniosków co Fritz Zwicky, ale ich obserwacje nie przekonały wówczas środowiska naukowego.

W którym mieście urodził się Philip Cooper, ojciec astronomki Very Rubin?

Przyszedł na świat jako Pesach Kobczewski; matka astronomki, Rose z domu Applebaum, była córką imigrantów z Besarabii.

Jakim skrótem oznacza się relatywistyczne uogólnienie teorii MOND?

Skrót pochodzi od nazwy grawitacji tensorowo-wektorowo-skalarnej; sama zmodyfikowana dynamika dobrze tłumaczy obroty galaktyk bez ciemnej materii.

Który belgijski astrofizyk opracował w 2012 roku model odrzucający założenia Lambda-CDM?

Jego model zakłada wolniejsze rozszerzanie się Wszechświata w pierwszej fazie po Wielkim Wybuchu i obywa się bez ciemnej materii.