La materia oscura es una sustancia invisible que teóricamente existe en el universo. Puede que sea el componente principal de la materia en el universo, pero no es ninguna sustancia conocida actualmente que constituya los cuerpos celestes visibles.
En 1922, el astrónomo Kaptan propuso por primera vez la posibilidad de la "materia oscura", pero en aquel momento no había pruebas que demostraran la existencia de la materia oscura. La gente no sabe mucho sobre el origen de la materia oscura y mucho más. Sin embargo, las investigaciones muestran que la materia oscura sigue siendo un misterio que la física y la astrofísica aún no han podido resolver.
La materia oscura puede ser el componente principal de la materia en el universo. Los científicos han calculado que la materia oscura y la energía oscura representan la mayor parte de la masa total del universo. Es más grande que todas las galaxias y cúmulos de estrellas. , estrellas y varios tipos que se pueden ver en el universo. La masa total de los planetas combinados es aún mayor. Si queremos explorar el universo, la materia oscura es obviamente un problema que debemos afrontar. A continuación, hablemos de la materia oscura. ¿Cómo se descubrió la materia oscura?
Aunque los científicos todavía no tienen evidencia observacional directa de la materia oscura hasta el momento, se ha encontrado una gran cantidad de evidencia indirecta que indica la existencia de materia oscura.
1. Contradicciones en la curva de rotación de las galaxias
Según la mecánica clásica de Newton, en una galaxia, las estrellas más cercanas al centro de masa deberían moverse más rápido que las de las capas exteriores. de una estrella, porque cuanto más cerca está del centro, mayor es la velocidad necesaria para vencer la atracción gravitacional.
Sin embargo, en 1959, cuando la astrónoma estadounidense Vera Rubin observó la galaxia espiral M33, descubrió que su rotación no seguía la mecánica newtoniana. En teoría, la curva de rotación de la galaxia debería ajustarse a la figura siguiente. Línea discontinua. en: La velocidad orbital promedio debería disminuir a medida que aumenta la distancia desde el objeto central según la distribución de masa.
Los datos reales observados son la línea continua en la figura, que muestra que la velocidad de movimiento de la estrella interior es casi la misma que la velocidad de movimiento de la estrella exterior.
Esto también significa que la masa real de la galaxia puede ser mucho mayor de lo que vemos, por lo que ella y sus colegas especularon:
La mayor parte de la masa de la galaxia puede existir en materia oscura, y el rango de materia oscura es mucho mayor que la parte visible más externa de la galaxia.
2. Observación de la masa de galaxias y cúmulos de galaxias
En astronomía, los científicos suelen utilizar tres métodos para calcular la masa total de las galaxias.
Uno se basa en observar el movimiento de las galaxias y calcular la gravedad. El segundo se basa en el efecto de lente gravitacional en la relatividad general y deducir la distribución de masa de los cúmulos de galaxias en función del grado de curvatura de la luz. Finalmente, se infiere observando los rayos X emitidos por el cúmulo de galaxias. Aquí hay una breve explicación del efecto de lente gravitacional
Dado que el espacio-tiempo se distorsiona cerca de cuerpos celestes masivos, la luz se desviará al pasar cerca de estos cuerpos celestes masivos. Un observador en un punto de observación adecuado observará una o más imágenes formadas debido a la curvatura de la luz, lo que se denomina fenómeno de lente gravitacional.
El fenómeno de las lentes gravitacionales es una de las herramientas de investigación más importantes en astrofísica. Mediante la observación del efecto de lentes gravitacionales, se puede calcular indirectamente la distribución de la materia oscura en el universo. un papel enorme en el efecto cosmológico.
Sin embargo, no importa qué método se utilice, la masa calculada de la galaxia es mucho mayor que la masa total de materia observable. En otras palabras, la masa de una galaxia incluye no sólo materia visible, sino también una mayor parte de materia invisible. Posteriormente, a esta materia invisible también se la llamó materia oscura.
3. Fondo Cósmico de Microondas
La Radiación de Fondo Cósmico de Microondas (CMB para abreviar) es la radiación sobrante del desarrollo temprano del universo y bien puede explicar la formación del universo. universo y es la medida más precisa. La clave de la cosmología.
Los científicos descubrieron a través de la observación anisotrópica de la radiación cósmica de fondo de microondas que una vez más demostraron que la materia oscura aportaba el 26,8% de la energía total del universo. También descubrieron que la materia colapsó cuando no debería haberlo hecho. Se debe precisamente a la gran acumulación de materia oscura, lo que una vez más confirma indirectamente la existencia de materia oscura.
Los signos anteriores requieren que los científicos asuman la existencia de materia oscura para poder dar una explicación razonable: es precisamente porque la existencia de materia oscura proporciona gravedad adicional a las galaxias. Aunque no podemos observarla, sí lo hace. existir. ¿Cuáles son las propiedades de la materia oscura?
Aunque los científicos han realizado un gran número de observaciones y estudios sobre la materia oscura, no tienen una comprensión exhaustiva de su estructura interna. La forma en que los humanos observan el universo no es más que ondas electromagnéticas, y las ondas electromagnéticas no pueden detectar la materia oscura, lo que significa que la materia oscura no participa en interacciones electromagnéticas. Finalmente, los científicos resumieron varias propiedades actualmente conocidas:
1. La materia oscura tiene masa porque participa en interacciones gravitacionales.
1. La materia oscura básicamente no participa en interacciones electromagnéticas. Acción e interacción fuerte.
3. La velocidad de movimiento de la materia oscura es mucho menor que la velocidad de la luz. También existen muchas opiniones en la comunidad científica sobre la composición de la materia oscura. Se puede dividir a grandes rasgos en tres tipos:
Materia oscura fría, materia oscura caliente y materia oscura cálida. Cabe señalar que el frío y el calor aquí no se refieren a la temperatura de las partículas, sino a la velocidad de movimiento de las partículas.
Materia oscura fría: partículas que se mueven a velocidades clásicas.
Materia oscura cálida: Las partículas se mueven lo suficientemente rápido como para producir efectos relativistas.
Materia Oscura Térmica: Partículas que se mueven a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.
Materia oscura fría Dado que la materia oscura fría es la que más se ha debatido y es más común, aquí nos centraremos en la materia oscura fría.
La teoría más corriente en la actualidad es: Partícula Masiva de Interacción Débil (WIMP en inglés). Esta partícula es un nuevo tipo de partícula que no se ha detectado antes y pertenece a un tipo de partícula de materia oscura fría. que es eléctricamente neutral. Si desea encontrar este tipo de partículas, actualmente solo puede usar aceleradores de partículas y detectores altamente sensibles para encontrarlas.
Otra teoría predominante es la MACHO (Massive Compact Halo Objects), como agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas blancas o galaxias no luminosas, etc. En este momento, podemos imaginar que si la materia oscura es realmente como un cuerpo celeste como un agujero negro o una estrella de neutrones, es posible que hayamos sido tragados por la materia oscura que llena el universo, por lo que no necesitamos discutir esta afirmación.
En cuanto a la materia oscura fría, sabemos que se mueve muy lentamente y no interactúa, por lo que la materia oscura existe en todo el universo, incluso en la Tierra, todavía no podemos sentirla cuando pasa por nuestros cuerpos. .
¿Qué impacto tiene en el universo la existencia de materia oscura de la Tierra rodeada de materia oscura?
De hecho, el papel más directo de la materia oscura se refleja en las galaxias y los cúmulos de galaxias. Es precisamente debido al efecto sinérgico de la materia oscura y la materia visible en las galaxias que las galaxias pueden unirse estrechamente, por lo que la formación de galaxias es inseparable de la ayuda de la materia oscura.
Bajo la teoría de la materia oscura se han podido explicar con éxito muchos fenómenos incomprensibles.
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