Haló ábhar dorcha clumpy le dlúis éagsúla agus struchtúr idirleata an-mhór, mar a thuar insamhaltaí, agus an chuid lonrúil den réaltra á thaispeáint de réir scála. Creidmheas íomhá: NASA, ESA, agus T. Brown agus J. Tumlinson (STScI).

Éiríonn leis an ábhar dorcha an dúshlán is mó atá aige

Agus éiríonn leis!

“Agus aghaidh á tabhairt ar an rogha idir intinn duine a athrú agus a chruthú nach gá é sin a dhéanamh, bíonn beagnach gach duine gnóthach ar an gcruthúnas." -JK Galbraith

Ceann de na nuálaíochtaí is tábhachtaí maidir leis an Cruinne a thuiscint agus conas a tháinig sé chun bheith mar a fheicimid inniu é is ábhar dorcha é. Cuidíonn an fhoirm mhais dofheicthe, dofheicthe seo leis na réaltraí, na grúpaí agus na braislí sa Cruinne a choinneáil le chéile, agus cuireann sé ar ár gcumas an gréasán mór cosmaí struchtúir a fheicimid inniu a fhoirmiú. An mhí seo caite, tháinig staidéar nua amach a thaispeánann gur cosúil go rothlaíonn réaltraí aonair ar bhealach atá ag brath go hiomlán ar an ngnáthábhar (prótóin, neodróin agus leictreoin) istigh, gan aon ghá le hábhar dorcha. Ba é an dúshlán dochreidte a thug sé ná ábhar dorcha a mhíniú cén fáth go mbeadh sé seo amhlaidh. Rud iontach go leor, ach trí seachtaine ina dhiaidh sin, tá duo taighdeoirí tar éis tabhairt faoin dúshlán, agus é sin déanta go díreach.

Braisle Coma réaltraí, a mbogann a réaltraí i bhfad ró-thapa le himtharraingt a thabhairt dóibh mar gheall ar an mais a bhreathnaítear ina haonar. Creidmheas íomhá: KuriousG de Wikimedia Commons, faoi cheadúnas cca-sa-4.0.

Tá a fhios go bhfuil ábhar dorcha, ó éagsúlacht breathnuithe neamhspleácha, comhdhéanta de shé huaire an oiread mais agus gnáthábhar sa Cruinne. Sin é:

  • ní thaispeánfadh luaineachtaí sa Chúlra MICREATHONNACH Cosmaí na patrúin chéanna,
  • bheadh ​​líon an-éagsúil réaltraí beaga, meánmhéide agus mórmhéide,
  • bheadh ​​braislí réaltraí ag eitilt óna chéile gan an fórsa imtharraingthe breise,
  • nochtfadh breathnóireachtaí lionsa imtharraingthe quasars agus grúpaí i bhfad níos lú,
  • agus rothlódh réaltraí aonair níos gasta ar an taobh istigh ná ar an imeall.

Ach má fhéachaimid go mion ar an mbreathnóireacht dheireanach sin, is cosúil go gcuireann ábhar dorcha in iúl dúinn.

Ba cheart don réaltra NGC 7331, cosúil le gach réaltra, cloí leis an gcaidreamh rothlach seo. Ach conas is féidir leat é seo a réiteach leis an méid a thuar ábhar dorcha? Creidmheas íomhá: Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / Ollscoil Arizona.

De réir na n-insamhaltaí is simplí, ba cheart go mbeadh ábhar dorcha ina Haló ollmhór de mhéid dochreidte ag láithreacha éagsúla “síl” sa Cruinne. Ba chóir go dtitfeadh an gnáthábhar isteach sna halos seo, braisliú sa lár, pancóg isteach i ndiosca agus struchtúr bíseach a fhoirmiú le himeacht ama. Ba cheart go gcuirfeadh an t-ábhar dorcha fórsaí imtharraingthe breise ar fáil, rud a chuirfidh ar chumas na réaltraí rothlú níos gasta ar an imeall ná mar a dhéanfaidís mura mbeadh ábhar dorcha ann. Ach maidir le sonraí na n-insamhaltaí seo, ba cheart go mbeadh an Haló ábhar dorcha uilíoch agus neamhspleách ar mhéid nó ar scála. Nuair a fhéachaimid ar fhíor-réaltraí, áfach, uaireanta is é an gnáthábhar codán suntasach dá bhfuil ann; i gcásanna eile, is é ábhar dorcha ceannas iomlán.

Na cuair bhreathnaithe (pointí dubha) mar aon leis an ngnáthábhar iomlán (cuar gorm) agus comhpháirteanna éagsúla réaltaí agus gáis a chuireann leis. Creidmheas íomhá: An Gaol Luasghéarú Gatha i Réaltraí le Tacaíocht Rothlach, Stacy McGaugh, Federico Lelli agus Jim Schombert, 2016. Ó https://arxiv.org/pdf/1609.05917v1.pdf.

An mhí seo caite, glacadh le páipéar nua lena fhoilsiú i Physical Review Letters. Taobh istigh de, bhreathnaigh na heolaithe Stacy McGaugh, Federico Lelli agus James Schombert ar 153 réaltra éagsúla le réimse leathan cruthanna, maiseanna, méideanna agus méideanna gáis. Ach bhí an rud a fuair siad iontach: neamhspleách ar aon cheann de na hairíonna réaltracha sin, neamhspleách ar aon rud a déarfadh insamhalta ábhair dhorcha leat, chloígh gach réaltra leis an gcaidreamh céanna. Agus aisteach go leor, is cosúil nach mbraitheann airíonna rothlacha gach réaltra ach ar an ngnáthábhar inbhraite atá ann. Ba argóint an-chumhachtach í ar son smaoineamh malartach ar ábhar dorcha: an smaoineamh go gcaithfear dlíthe na domhantarraingthe a mhodhnú, agus nach raibh an t-ábhar dorcha sin fíor tar éis an tsaoil.

An comhghaol idir luasghéarú imtharraingthe (y-ais) agus an gnáthábhar baryónach (x-ais) atá le feiceáil i dtionól de 153 réaltra. Taispeánann na pointí gorma gach réaltra aonair, agus taispeánann an seó dearg sonraí. Creidmheas íomhá: An Gaol Luasghéarú Gatha i Réaltraí le Tacaíocht Rothlach, Stacy McGaugh, Federico Lelli agus Jim Schombert, 2016. Ó https://arxiv.org/pdf/1609.05917v1.pdf.

Caitheadh ​​an gauntlet. D’fhonn an dúshlán seo a sheasamh, chaithfeadh ábhar dorcha a mhíniú cén fáth go raibh an gaol aisteach seo - idir na baryons breathnaithe (an gnáthábhar) agus an luasghéarú iomlán - ann go hiomlán neamhspleách ar aon airí eile. Tar éis an tsaoil, d’fhéadfadh go mbeadh codáin ábhar dorcha gach ceann de na réaltraí sin difriúil, ach fós bhí an gaol céanna acu uile.

Anois, tá insamhaltaí ábhar dorcha nua-aimseartha beagán níos sofaisticiúla ná na cinn bhunaidh 20 bliain ó shin. Go háirithe, cuireann siad éifeacht atá an-tábhachtach san áireamh: tá éifeachtaí móra ag an bhfíric go bhfuil réaltaí ollmhóra agus poill dhubha ann agus foirmiú réaltaí nua agus próifíl dlúis an ábhair dhorcha. Go ginearálta, tugtar éifeacht aiseolais air seo, nuair a théann mionsonraí i ngné amháin de réaltra i bhfeidhm ar go leor gnéithe eile. Imíonn líon mór fadhbanna a bhaineann le hábhar dorcha i réaltraí aonair, mar shampla an fhadhb cuspóireach agus an fhadhb satailítí dwarf atá in easnamh, nuair a chuirtear an t-aiseolas seo leis.

Cuar rothlaithe leathnaithe M33, réaltra an Triantáin. Agus aiseolas curtha isteach in insamhaltaí, an bhféadfadh ábhar dorcha cuntas a thabhairt sa deireadh ar na cuair rothlaithe breathnaithe seo? Creidmheas íomhá: úsáideoir Wikimedia Commons Stefania.deluca.

Nuair a chuireann tú dinimic an gháis leis na insamhaltaí ábhair dhorcha, mar aon le samhlacha réasúnacha maidir le foirmiú réalta, fuarú radaitheach agus aiseolas stellar, is í an cheist mhór an dtagann an caidreamh nua seo chun cinn?

Rinne beirt eolaithe ó Ollscoil McMaster, Ben Keller agus James Wadsley, iarracht é seo a thástáil go díreach. Bhí sampla ann cheana de réaltraí insamhalta ábhar dorcha a chuireann an t-aiseolas seo san áireamh: sampla Insamhaltaí Réaltra Neamhchlaonta 2 (MUGS2) McMaster de réaltraí lonrúil. Cé nach bhfuil 18 réaltra beagnach chomh mór le 153, bhí na torthaí buailte láithreach.

Ba chúis iontais an gnáthghaolmhaireacht ábhair / luasghéaraithe nuair a fuarthas é den chéad uair, ach atáirgeadh go díreach leis na 18 réaltra insamhalta de shampla MUGS2. Creidmheas íomhá: Fíor 1 ó BW Keller agus JW Wadsley, https://arxiv.org/abs/1610.06183.

Déantar an gaol a atáirgeadh go díreach, laistigh d’earráidí staidrimh an insamhalta. Is fíor nach bhfuil iontu seo ach réaltraí ar an gcríoch níos ollmhór (10% ar a laghad de mhais Bhealach na Bó Finne), agus áiríodh sa staidéar níos luaithe raon maiseanna agus gile i bhfad níos leithne: síos go dtí níos lú ná 0.01% de mhais Bhealach na Bó Finne . Ach is rath dochreidte é seo ar ábhar dorcha, agus díríonn sé ar chonclúid dhosháraithe amháin faoi na trioblóidí níos luaithe le hábhar dorcha: tá siad mar thoradh ar insamhalta ró-naïve. Nuair a chuireann tú isteach an fhisic ábhartha bhreise atá ar eolas, imíonn na fadhbanna. Agus, is tábhachtaí fós, ní amháin go gcomhlíontar an dúshlán mór i leith ábhar dorcha, ach níor thóg sé aon rud nua chun é a dhéanamh. Bhí an freagra istigh ar a laghad ceann amháin de na insamhaltaí a bhí á n-úsáid ag daoine cheana féin.

Géilleann réaltraí inniu (ag z = 0) go díreach an gaol a thuar insamhaltaí ábhar dorcha le haiseolas. Ach ag amanna níos luaithe (agus mar sin, z> 0), ba cheart go n-athródh an caidreamh sin de réir a chéile. Creidmheas íomhá: Fíor 2 ó BW Keller agus JW Wadsley, https://arxiv.org/abs/1610.06183.

Ach tá níos mó ann a d'aimsigh Keller agus Wadsley a d'fhéadfadh tacú le hipitéis an ábhair dhorcha ar bhealach iomlán nua. Mar gheall gur thosaigh a n-insamhaltaí billiúin bliain ó shin, is féidir leo éabhlóid na 18 réaltra seo a rianú thar go leor de stair chosmaí na Cruinne. Is é an rud a fhaigheann siad ná gurb é an rud is óige a bhí sna réaltraí seo - agus dá bhrí sin, an níos faide siar in am a bhreathnaíomar orthu - is ea is mó ba cheart go mbeadh diall ón gcaidreamh breathnaithe seo. Tá ábhar dorcha ag tuar gur chóir go mbeadh comhghaolta difriúla ag réaltraí ag athsheachadtaí arda ná na cinn a fheictear inniu. Thug Sabine Hossenfelder é seo faoi deara freisin.

Ba cheart go mbeadh éifeachtaí an aiseolais an-suntasach ag luasghéarú íseal agus ag athdhéanamh ard; chuirfeadh a neamhláithreacht fadhb mhór ar fáil do mhúnlaí ábhair dhorcha. Creidmheas íomhá: Fíor 3 ó BW Keller agus JW Wadsley, https://arxiv.org/abs/1610.06183.

Tá an obair a nocht an caidreamh seo idir an gnáthábhar a breathnaíodh agus an luasghéarú imtharraingthe an-tábhachtach fós, agus leanfaidh sé ar aghaidh. Ach leagann siad béim freisin ar ról tábhachtach an aiseolais maidir le réaltraí réalaíocha a fhoirmiú; ní leor ach an t-ábhar dorcha a insamhail agus glacadh leis go dtitfidh an chuid eile den Cruinne as sin. D’fhéadfadh nach mbeadh sa ghnáthábhar ach 13–17% den mhais sa Cruinne, ach tá an bealach a n-idirghníomhaíonn sé leis féin thar a bheith tábhachtach maidir le struchtúr a fhoirmiú ar scálaí réaltraí agus faoina bhun.

Cé gur cosúil go gcinneann gréasán ábhar dorcha (corcra) foirmiú struchtúir chosmaí leis féin, is féidir leis an aiseolas ó ghnáthábhar (dearg) dul i bhfeidhm go mór ar scálaí réaltracha. Creidmheas íomhá: Comhoibriú Illustris / Insamhladh Illustris.

Ina theannta sin, beidh ar gach insamhalta ábhar dorcha amach anseo an caidreamh seo a atáirgeadh; caithfear insamhaltaí nach ndéanann amhlaidh a scriosadh i leataobh mar atá i gcoimhlint leis na Cruinne a bhreathnaímid. Ach más féidir linn tosú ag tomhas cuair rothlaithe réaltraí ag achair mhóra, ba cheart dúinn a bheith ag súil go dtiocfaidh éabhlóid shuntasach chun cinn maidir leis seo. Má dhéanaimid, ansin tá bua eile i ndán d’ábhar dorcha. Mura ndéanaimid, b’fhéidir go bhfuil sé ceart ag an gcampa domhantarraingthe modhnaithe tar éis an tsaoil. Tar éis an tsaoil, is é an dúshlán d’aon teoiric de chuid na Cruinne an tsraith iomlán torthaí atá ar fáil ag aon am faoi leith a atáirgeadh. Is cuma cén, is léiriú foirfe é seo ar an gcaoi a dtéann eolaíocht ar aghaidh: turgnamh amháin, tomhas amháin, breathnóireacht amháin agus insamhalta amháin ag an am.

Bhí an post seo le feiceáil den chéad uair ag Forbes, agus tugann ár lucht tacaíochta Patreon saor in aisce duit é. Déan trácht ar ár bhfóram, & ceannaigh ár gcéad leabhar: Beyond The Galaxy!