Надо Знать

добавить знаний



Физическая космология



План:


Введение

Карта реликтового излучения - современное космологическое представление о границах Вселенной

Физическая космология - подразделение астрономии, исследующий физическое происхождение Вселенной и его природу в самых масштабах.


1. Древние представления

Анализ взглядов древних натурфилософов позволяет утверждать, что определенные натурфилософские взгляды получили дальнейшее развитие и заложили основы современной теоретической и экспериментальной науки.

1.1. Месопотамия

Представления древних вавилонцев о Вселенной

В древнем Вавилоне более 3 тыс. лет назад возникла совокупность представлений о космогонию (происхождение и развитие небесных тел и их систем в Вселенной) и космологию (представлений относительно строения Вселенной как единого целого). Вавилоняне считали важнейшим светилом Луна, но знали еще пять планет. Им принадлежит открытие целого ряда законов, в том числе последовательности удаленности планет от Земли; периодичности солнечных и месячных затмений. Они разработали раздел эклиптики согласно знаков гороскопу, ввели в практику шестидесятеричная систему счисления, которая положена в основу угловой (градусной) и временной систем мер и лунный календарь, распространенный у многих народов и поныне.


1.2. Древний Египет

Представления древних египтян о Вселенной

Позже в древнем Египте возникли объяснения некоторых жизненно важных природных явлений, прежде наводнений Нила, которые случались в зависимости от положения Солнца на небе. Это обусловило создание египтянами солнечного календаря. Известный греческий географ и историк Геродот считал, что именно египтяне впервые правильно определили длину года в сутках (365 и 1/4), выделили 12 месяцев одинаковой продолжительности и добавляли каждый 5 дней и научились, используя календарь, точно предсказывать погодные изменения. Вавилоняне и египтяне вошли в историю как первые мелиораторы, потому что они создали системы орошения, которые функционировали на протяжении тысячелетий.


1.3. Финикийцы

Финикийцы и карфагеняне были мореплавателями и завоевателями. Их Вселенная была гораздо шире геометрически и прагматичным. Историки землеведения считают, что финикийцы задолго до Гомера уже хорошо умели применять астрономические наблюдения для навигации. Ориентируясь по звездам, они плавали в открытом море в отличие от греков, которые даже через 1000 лет еще плавали вдоль побережья по Перикла - давними лоция. К сожалению, финикийцы хранили свои знания о Земле и Вселенной в строгой тайне (его нарушение каралось даже смертью), поэтому мы знаем о них лишь в пересказе греков.

На раннем этапе своего развития физическая космология была тем, что сейчас известно как исследование небосклона и небесная механика.


1.4. Античность

В античные времена ( VII - IV век до н. н.э.) древними греками было предложено музыкально-числовую систему Вселенной пифагорейцев, согласно которой планеты и звезды вращались вокруг Вечного огня (воображаемого центра системы, не совпадал с Солнцем, которое вращалось вместе с планетами). Последовательность небесных тел устанавливалась по мере удаления от Вечного огня: Луна, Земля, Солнце, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер. Расстояния между планетами считали пропорциональными частотам колебаний струны при интервалами музыкального звукоряда, которые определяли экспериментально. Несколько позже возникли геоцентрическая и гелиоцентрическая модели Вселенной.


1.4.1. Геоцентрическая

Иллюстрация геоцентрической системы мира Птолемея, сделанная португальских картографом Бартоломеу Велью в 1568 году. Национальная библиотека Франции

По геоцентрической модели Аристотеля ( III век до н. н.э.), сферическая Земля находилась в центре Вселенной, а другие небесные тела - планеты и звездный мир - вращались вокруг Земли вместе с хрустальными сферами, каждая из которых двигалась отдельно. По Аристотелю, таких сфер, одна в одной, было 56. Иначе он не мог объяснить, как бы каждое из небесных тел двигалось отдельно от других. Со временем геоцентрическую систему совершенствовали. Ученик Аристотеля Гиппарх отказался от хрустальных сфер, решив, что небесные тела находятся в эфире. Он составил астрономические таблицы движения небесных тел, которые через три столетия была усовершенствована александрийским астрономом Клавдием Птолемеем. Геоцентрическая как одна из схем строения Вселенной имеет большое значение, поскольку он стал основой натурфилософской, а затем христианской доктрины, заложил основы системы представлений о Земле - центр Вселенной). Вследствие возникла теория антропоцентризма, получившей воплощение в христианстве. Эта система долгое время служила для расчета и объяснение видимых движений светил на небосклоне.


1.4.2. Гелиоцентризм

Следует отметить, что гелиоцентризм возник даже раньше с геоцентризмом в древней Греции. Один из учеников знаменитого Платона Евдокс Книдский в IV веке до н. е. доказал: если разместить в центре Вселенной Солнце, то орбиты небесных тел упрощаются. Несколько позже Аристарх Самосский ( III век до н. н.э.) обосновал гелиоцентризм как систему Вселенной, но его учение до нас не дошло.


2. Возрождение и Новое время

Небесные сферы из рукописи Коперника

Николай Коперник в изданном при смерти произведении предложил значительно более простую для расчетов и мысленного воспроизведения гелиоцентрическую модель солнечной системы, которая в то время отождествлялась с моделью Вселенной. В дальнейшем, в течение примерно 100 лет, в связи с развитием Наблюдательного астрономии и появлением телескопа для изучения планет гелиоцентризм не только окончательно укрепился как астрономическая догма, но и приобрел мировоззренческого значения. Иоганн Кеплер, опираясь на наблюдения Тихо Браге, осуществил качественный математическое описание этой модели. Наряду с этим Галилей доказал ее правильность на основе собственных наблюдений и научных методов исследований, которые сам тогда впервые сформулировал.

Работы Галилея начали противостояние стремительно растущей физической космологии, которая в то время была зародышем науки с религиозной космологией, расширенной за счет космологических воззрений Аристотеля о движении светил на небосклоне. Следствием такого противостояния стал пересмотр сторонниками религиозной космологии некоторых ее категорических утверждений и выводов, сделанных на основе учений Аристотеля, в то время как физическая космология нашла свое продолжение в работах Исаака Ньютона, который совершил создания этой модели формулировкой законов механики и выводом закона тяготения. Впрочем, в астрономии остались некоторые элементы геоцентризма, например астрономические таблицы, составленные еще в начале новой эры Птолемеем, служат еще для расчета орбит небесных тел.

Принципиальным для овладения человеком Вселенной за пределами Солнечной системы стало учение Джордано Бруно, в котором говорилось о множестве звездных миров - галактик (по современным представлениям насчитывают порядка 10 8) - контуры Вселенной были существенно расширены. Модель Солнечной системы утратила значение модели Вселенной. В течение последующих четырех веков стало известно - звездный мир такой огромный, что его нельзя охватить человеческим воображением. Совсем недавно было доказано, что звезды и другие видимые объекты Вселенной меньшей частью массы космического вещества. Создание новой модели Вселенной было начато из гипотезы о распространенности законов механики и всех других законов природы, открытых в Солнечной системе, на все участки пространства и тела в нем. Базой такой гипотезе служили выводы теории Ньютона о распространенности законов механики на все тела Солнечной системы. Распространенность законов механики и некоторых других законов природы (в частности законов квантовой механики, которую можно считать основой химии, законов термодинамики, электромагнетизма и т.д.) на удаленные объекты космоса с развитием Наблюдательного астрономии неоднократно проверялась и подтверждалась в явной и неявной форме в работах многочисленных астрономов.

Одним из первых известных космогонических гипотез была гипотеза Рене Декарта в 1644 году: фундаментальным свойством материи является протяженность и движение в пространстве и времени. Это хорошо описывается математически, поэтому Р. Декарт утверждал: "Дайте мне протяженность и движение, и я построю Вселенную". По Р. Декартом вещество состоит из частиц, различающихся по размеру и характеру движения. Тяжелые и наименее подвижные из них образовали Землю, которая самостоятельно не движется, а переносится в пространстве "течению неба", то вихрем частиц другого типа - легких и подвижных первых. Декарт считал, что "силой ума можно охватить любое явление". Фундаментальные свойства материи - протяженности в пространстве и времени - получило принципиальное значение как основа новой философии картезианства, ставшей фундаментом диалектики, и заложила основы современных представлений о Вселенной.

Вселенная считают нестационарной системой, то есть такой, состояние которого зависит от момента наблюдения (система, появятся). Благодаря современным исследованиям физиков-теоретиков доказано такие положения теории Вселенной:

  • Вселенная безгранична, но конечный;
  • происходит разбегание галактик, то есть каждая из них удаляется одновременно от всех остальных, о чем свидетельствует красное смещение спектров излучения звезд (за эффектом Доплера это соответствует удалению источника излучения от наблюдателя);
  • возраст Вселенной составляет около 18 млрд лет.

Первые представления относительно строения и образования Земли появились в конце XVII века. По теории Лейбница, Земля образовалась из вещества, находилась в огненно-жидком состоянии. Впоследствии, на протяжении трех веков, возникло несколько десятков гипотез следующих видов.


2.1. Гипотезы, по которым Солнце образовалось раньше, чем планеты

Образование планет из вещества Солнца. Ранняя гипотезу высказал математик Ж. Бюффон еще в конце XVIII века, предположив, что с Солнцем столкнулась комета, которая вытолкнула из него определенное количество раскаленного вещества, из которого и образовались планеты. В начале XX века английский физик и астроном Дж. Г. Джинс математически доказал, что подобное явление выброса солнечного вещества мало случаться даже без столкновения небесных тел - только через их относительное приближение, что влекло припливоутворювальну силу, и разрывала первоначальное Солнце.

В середине XX века Харьковский ученый В. Г. Фесенков выдвинул гипотезу, согласно которой солнечное вещество было выброшено из звезды вследствие ускорения ее осевого вращения (благодаря сжатию и уменьшению радиуса небесного тела). Но этой гипотезе противоречит чрезвычайно медленное вращение Солнца вокруг оси, так впоследствии и сам автор от нее отказался.

Захвата Солнцем посторонней вещества. Труда О. Ю. Шмидта, опубликованные в 1940-х годах предлагали гипотезу, что Солнце захватило огромную массу космической пыли и газов, постепенно это облако приобретала упорядоченного вращения в виде чечевицы и разлагалась на отдельные сгустки вещества (планетезималей, т.е. зародыши планет), которые впоследствии образовали отдельные небесные тела. Проблемой гипотезы была расхождение между моментами движения планет и Солнца. Почти одновременно А. Вайцзекер объяснил перенос момента движения из-за трения между частицами космической материи. В дальнейшем в гипотезах такого типа изучались процессы аккреции - столкновения и слипания частиц под действием гравитационной силы, что способствовала этому (по И. Альвена) и электромагнитного взаимодействия, что дифференцировала частицы (по Г. В. Войткевич). Сейчас такие гипотезы считаются едва ли не наиболее вероятными.


2.2. Гипотезы захвата Солнцем посторонней вещества

Небулярной гипотезы. Первую научную гипотезу, согласно которым Солнце и планеты образовались из вещества туманности ("небулюс" - облако) разработал Иммануил Кант (середина XVIII века) ​​и П.-С.Лаплас (конец XVIII века). Парадоксально, что Кант и Лаплас жили в разные времена, не сотрудничали, кроме того, разработали несколько отличные представления, но гипотеза исторически получила название космогонической гипотезы Канта - Лапласа. Она доминировала в науке вплоть до середины XX века, когда В. Г. Фесенков проработал полный вариант, который был опубликован в 1960 году. Ученым было выделено несколько этапов образования звезд и планет:

  • образования туманности за счет выброса газа из новой или сверхновой звезды;
  • образования в туманности неоднородностей ("нитей" и "волокон")-самоутворення структурных различий;
  • возникновения сгущений в составе "нитей" и "волокон" и дальнейшее превращение их в небесные тела - планеты;
  • произвольное рост плотности в крупнейших по массе небесных телах с выделением тепловой энергии от сжатия вещества, что приводит к критическим температурам и ядерных реакций. Конечным произведением яки является образование гелия и высвобождение огромного количества энергии в виде потоков α-частиц - составляющих "Солнечного ветра" и γ-излучения.

3. Современный этап

Современная физическая космология возникла в первой половине ХХ ст. на основе релятивистской теории тяготения Эйнштейна. Простейшие закономерности расширения Вселенной были открыты в результате наблюдений Эдвина Хаббл. Они описываются решением уравнений Эйнштейна, который был найден Фридманом, Леметром, Робертсоном и Уолкером. Возникновение Вселенной впервые было описано в теории Большого Взрыва в 1947 г. американским ученым Георгием Гамовым (родившимся в городе Одесса). Новые идеи относительно эволюции Вселенной были развиты в теории инфляции, разработанной в 1985 г. русским физиком Андреем Линде.

Ощутимый толчок в направлении развития физическая космология получила после создания специальной и общей теории относительности Альбертом Эйнштейном. В специальной теории относительности нашли свое математическое отражение революционные в то время изменения во взглядах на пространство и время, которые естественно возникли при попытках объяснить независимость скорости света от движения наблюдателя относительно источника, установленную в экспериментах Хука и Физо и, точнее, в эксперименте Майкельсона. Согласно этим взглядам, пространство и время не являются абсолютными, независимыми друг от друга, а зависят от движения наблюдателей, их измеряют. Следующим важным этапом для развития физической космологии стала гипотеза Эйнштейна о связи геометрических характеристик пространства-времени и энергетических характеристик материи - энергии и импульса. Эта гипотеза явно или неявно лежит в основе всех созданных на данный момент теорий гравитационного поля, среди которых пальму первенства и ведущее место по применению занимает общая теория относительности Эйнштейна, построенная на основе римановой геометрии четырехмерного пространства-времени (4-пространство сигнатуры Минковского). Фридман нашел решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна для однородного и изотропного распределения вещества во Вселенной, соответствует реальному распределению вещества в самых доступных для наблюдения масштабах, и показал, что Вселенная не является стационарным - средняя плотность изменяется со временем. Хабл подтвердил такую ​​нестационарность, установив связь между смещением спектров далеких галактик как следствие эффекта Доплера с расстоянием до них. Впоследствии рядом ученых, среди которых и физиком из США - выходцем из Украина Георгием Гамовым, - был предложен сценарий горячей Вселенной - феноменологический описание его развития, который был впоследствии подтвержден открытием остаточного равновесного излучения, что осталось от его горячей эпохи. Наличие такого излучения была ранее предусмотрена Георгием Гамовым.

После создания инфляционной модели Аланом Гутом стало возможным объяснить механизм Большого Взрыва и некоторые характеристики Вселенной, среди которых - зависимость усредненной по всем пространстве амплитуды неоднородностей плотности от их масштаба. Кульминацией развития физической космологии стало открытие неоднородного распределения температуры остаточного излучения по угловым координатам в спутниковом эксперименте COBE и, точнее, в эксперименте WMAP. Наличие таких неоднородностей предусматривалась созданной теорией. На сегодняшний момент космология достаточно успешно объясняет развитие Вселенной с момента Большого Взрыва до настоящего времени, количественно описывать все его характеристики, и является наукой, которая стремительно развивается.


4. Базовые положения современной физической космологии

5. Основные направления исследований

5.1. Ранний Вселенная (теория инфляции)

Современные физические модели происхождения и эволюции наблюдаемой Вселенной и его структуры можно заключить во временную шкалу от - \ Infty к + \ Infty следующим образом:

Вечное прошлое ( - \ Infty \ div 0 ) - То, из чего сформировалось ВСЕ во Вселенной, находилось в метастабильном состоянии скалярного поля (или нескольких различных полей) с планковских плотностью энергии. Пространство и время - квантовые. Эту эпоху называют пространственно-временной пеной. Случайные квантовые флюктуации приводят к непрерывного изменения значений фундаментальных постоянных физических взаимодействий, пространственно-временных измерений. Материи в форме привычных частиц еще не существует.

Большой взрыв (0-10 -45 c) - В одной квантовой области пространственно-временной пены в результате квантовых флюктуаций сформировался 3 +1 мерный пространство-время с параметрами фундаментальных взаимодействий, которые после распада первоначального состояния и ряда фазовых переходов привели к 4-х физических взаимодействий нашей Вселенной и набора элементарных частиц, которые его заполнили. Такая локальная область начала спонтанно расширяться, охлаждаться, а поле скатываться в состояние с минимальным значением энергии (вакуумный состояние). Начало инфляции.

Инфляция (10 -45 - 10 -34 c) - Кратковременная стадия очень быстрого (экспоненциального) увеличение масштабов - (a (t) ~ e Ht). За короткое мгновение - например, с 10 -35 c до 10 -25 с - масштабы выросли в ~ e 10000000000 раз. Это означает, что флюктуации метрики пространства-времени квантовых масштабов растягивались до таких, что следующее расширение протяжении нескольких миллиардов лет увеличило их до размеров современных галактик, скоплений, сверхскоплений, полостей в их распределении и так далее. Инфляция заканчивается синтезом частиц и квантов полей, соответствующих температуре на момент конца инфляции (t 2) T  6.4  14 октября (10 -10 c/t2) 1/2 К. В эту эпоху могли згенеруватися реликтовые гравитационные волны, которые далее свободно распространяющихся в пространстве (первый реликтовый фон, который может быть зарегистрирован).

Бариосинтез (~ 10 -12 -10 -8 с) - "Суп" с кварков и глюонов "остывает", оставив в осадке тяжелые частицы - адроны и их античастицы.

Адронный эра (~ 10 -8 -10 -6 с) - Короткоживущие адроны распадаются на более легкие до протонов, нейтронов и их античастиц. Частицы и античастицы находятся в термодинамическом равновесии с квантами электромагнитного излучения Г эВ -ных энергий. Эпоха заканчивается аннигиляцией вещества и антивещества. Остался избыток протонов, нейтронов и электронов над их античастицами (его происхождение пока неизвестно) и большое число квантов высоких энергий, которые распадались на пару виртуальных лептонов.

Лептонная эра (~ 10 -6 -1 с) - лептоны ( электроны, мюоны, тау-частицы и соответствующие им нейтрино) находятся в термодинамическом равновесии с излучением (рождение-аннигиляция электрон-позитронных пар). Заканчивается аннигиляцией пар частица-античастица, остается избыток электронов над позитронами, кванты электромагнитного излучения и нейтрино, которые через слабое взаимодействие с остальными частиц начали свободно распространяться в пространстве (второй реликтовый фон, который может быть зарегистрирован).


5.2. Эпоха нуклеосинтеза

Эпоха нуклеосинтеза (1 c - 100 с) - протоны и нейтроны сталкиваясь "слипаются", образуя ядра легких элементов : дейтерий, тритий, гелий -3, гелий-4, литий, бериллий и другие. Основной из них - гелий, которого на конец эпохи образовалось ~ 10% от числа протонов. Так, наблюдаемое повсеместно в космосе соотношение He / H ~ 0.1 является третьим реликтом ранних эпох, который надежно регистрируется. На конец эпохи сформировался первоначальный химический состав элементов: ядра легких элементов, свободные электроны и фотоны.


5.3. Остаточное равновесное излучение

Эпоха доминирования излучения (100 с - 12000 лет) - Энергия квантов реликтового излучения значительно больше потенциал ионизации атомов водорода и гелия. Барионное вещество полностью ионизирован, среда непрозрачное через комтонивське и томсонивське рассеяния квантов на электронах. Число квантов в единице объема в ~ 10 8 раз больше числа протонов, поэтому плотность энергии излучения значительно больше плотности вещества, и оно определяет динамику расширения Вселенной. Масштабный фактор a (t) \ propto t ^ {1/2} . Но, поскольку температура падает обратно пропорционально масштабному фактору, то плотность энергии падает со временем обратно пропорционально четвертой степени масштабного фактора. Плотность энергии материи (барионная + темная) падает обратно пропорционально кубу масштабного фактора. А потому наступает момент, когда плотность энергии излучения становится меньше плотность энергии вещества, начинает доминировать и определять темп расширения. Это наступает в момент 12000 лет после Большого взрыва, который отвечает красном смещению z_ {eq} \ approx 6000 .

Переходная эпоха (12000 лет - 377000 лет) - барионного вещества еще полностью ионизирован и через томсонивське рассеяния тесно связана с излучением. Давление такой барионной плазмы очень высокий. Плотность вещества начинает доминировать и определять темп расширения. Заканчивается, когда энергии квантов уже недостаточно, чтобы ионизировать водород.

Космологическая рекомбинация (377000 лет - 400000 лет) - Кратковременная эпоха ( z_ {rec} \ approx 1000 ), В течение которой степень ионизации водорода x = \ frac {n_p} {n_p + n_H} падает от 1 до 0. Среда становится прозрачным, излучение отрывается от вещества и свободно распространяется в пространстве. Оно приходит к нам с поверхности сферической оболочки конечной толщины на расстоянии ~ 13 миллиардов лет - сферы последнего рассеяния. Это четвертый реликт, который обнаружен А. Пензиасом и Р. Вильсоном в 1965.

Темные века (400000 г. - 10 8 г.) - Среда прозрачное для излучения. Давление в веществе очень мал, что позволяет нарастать амплитуде возмущений плотности вещества под действием самогравитации. Плотность энергии материи значительно больше плотности энергии излучения. Материя с практически нулевым давлением нейтрального газа с первичным химическим содержанием определяет темп расширения Вселенной. Масштабный фактор a (t) \ propto t ^ {2/3} . Еще нет ни звезд, ни галактик, темнота во всей Вселенной.


5.4. Формирование и эволюция крупномасштабной структуры

Эпоха звезд и галактик, расширение замедляется (100 млн. лет - 6 млрд лет) - рождаются первые звезды, которые в водородно-гелиевом среде должны быть очень массивными ~ 10 ^ 2 \ div 10 ^ 3 M_ {\ bigodot} . Их время жизни малый и заканчивают они его вспышкой сверхновой огромной мощности. Жестким излучением ярких звезд и ударными волнами, созданный вспышками сверхновых, межзвездное и межгалактическое газ ионизируется вторично. Межзвездная среда обогащается тяжелыми элементами, что способствует образованию звезд меньших масс. Начинается эпоха бурного звездообразования и формирования галактик. Расширение Вселенной происходит с замедлением - самогравитация вещества преобладает.

Эпоха звезд и галактик, расширение ускоряется (6 млрд лет - 13 лет, т.е. до сегодня) - кодового видимая звездная величина - красное смещение для сверхновых типа I a, измерения спектра мощности флюктуаций температуры реликтового излучения и пространственной концентрации галактик указывают на то, что 7 миллиардов лет назад расширение Вселенной с замедлением изменилось на расширение с ускорением. Так начала проявлять себя темная энергия вроде космологической постоянной, которая может быть интерпретирована как положительная плотность энергии вакуума. Она, или что-то на нее ( квинтэссенция), играют роль силы, которая "распирает пространство" и побуждает галактики к увеличению темпа разбегания. Эта темная энергия начала преобладать плотность энергии обычной материи склонной к взиманию, примерно 4 миллиарда лет назад, когда наша Земля только рождалась.

Эпоха темной энергии (13 млрд лет, сегодня - вечное будущее) - В нашей и других галактиках еще долго будут рождаться новые звезды, обогревать соседние планеты, умирать, давая жизнь другим. Но все это будет происходить на фоне ускоренного расширения Вселенной, со временем скорость виддаляння от нас галактик нарастать. Спустя примерно сотню миллиардов лет наступит момент, когда последняя галактика исчезнет за горизонтом событий. Вместе с ним исчезнет и внегалактическая астрономия. Те, что жить в Галактике тогда, завидовать нам - наблюдателей и современникам такого многообразия мира галактик.

Из приведенного описания может сложиться впечатление, что космология уже завершена и все уже изучено. На самом деле, описанный сценарий эволюции Вселенной - очень общий. В нем еще много белых пятен, изучение которых может радикально изменить наши представления о мире, в котором мы живем. Среди них это - природа частиц темной материи, природа и свойства темной энергии. Из всей барионного вещества, которая светится или может светиться, астрономы видят лишь 20 процентов. В каких закоулках Вселенной скрывается остальные 80 процентов? Это работа еще для многих поколений физиков и астрономов. Есть много других, на первый взгляд менее важных нерешенных проблем. Но это только на первый взгляд. Там ведутся "тяжелые бои науки за истину".


5.5. Темная материя

Модель строения Вселенной по данным спутника WMAP : 70-74% - составляет темная энергия; 20-25% - темная материя; 3,7-5% - другие объекты космоса

Темная материя - вещество во Вселенной, не взаимодействует с электромагнитным излучением. Открытая в середине XX века в результате анализа кривых вращения галактик и скоростей галактик в скоплениях. Выяснилось, что вокруг каждой галактики существует гало темной материи, масса которого в несколько раз превышает массу звезд. Кроме того, в скоплениях галактик в межгалактическом пространстве масса темной материи в десятки раз превышает массу звезд. В состав темной материи входит водородно - гелиевый газ ( барионное темная материя), но большая ее часть является небарионная, т.е. состоит из экзотических элементарных частиц. Основные кандидаты в темную материю - это стерильное нейтрино и суперсимметричные партнеры обычных частиц, например нейтралино. Все частицы - кандидаты в темную материю являются гипотетическими сих пор попытки их регистрации были неудачными. Поэтому развиваются альтернативные способы объяснения кривых вращения галактик и скоростей галактик в скоплениях. Основной из них - модифицированная ньютоновская динамика, в которой допускается изменение вида закона всемирного тяготения на масштабах от 10 кпк.

Общее содержание темной материи в плотности Вселенной составляет более 20%. Крупномасштабное распределение темной материи соответствует ячеистой структуре сверхскоплений галактик. По современной теории образования структуры Вселенной первой неоднородности плотности образовались именно в распределении темной материи, а затем барионное материя была привлечена к скоплений темной. Такой вывод был сделан после анализа наблюдений анизотропии реликтового излучения по данным спутника WMAP.


5.6. Темная энергия

5.7. Другие области исследований

6. Смотрите также

Литература

  1. Linde. A. Particle Physics & Inflationary Cosmology. - New York: Harwood, 1990.
  2. Peebles, PJE Principles of Physical Cosmology. - Princeton U Press, 1993.
  3. Padmanabhan, T. & Narlikar, J. Structure formation in the universe. - Cambridge U Press, 1995.
  4. Guth, AH The inflationary universe. - Addison-Wesley, 1997.
  5. Peacock, JP Cosmological physics. - Cambridge U Press, 1999.
  6. Rees, M. New perspectiVes in astrophysical cosmology. - Cambridge U Press, 2000.
  7. Raine, DJ & Thomas, EG An introduction to the science of cosmology. - Inst. of Phys., 2001.
  8. Einstein A. / / Ann. Phys / - 1916. - V.49. - P.769.
  9. Einstein A. / / Sitz.Preuss.Akad.d.Wiss.Phys. - Math. - 1917. - P.142.
  10. Freedmann A. / / Z.Phys. - 1922. - V.10. - P.377 - 340.
  11. Hubble E. / / Proc. Nat. Acad. Sci. (Wash.) - 1929. - V.15. - P.168.
  12. GamoV G. / / Nature. - 1948. - V.162. - P.680.
  13. Penzias AA, Wilson RW / / Astrophysical Journal. - 1965. - V.142. - P.419.
  14. Zwicky F. / / HelV.Phys.Acta. - 1933. - V.6. - P.110.
  15. Fukuda Y. et al. / / Phys. ReV. Lett. - 1999. - V.82. - P.1810.
  16. Peebles, PJE / / Astrophysical Journal. - 1982. - V.262. - P.L1.
  17. de Sitter W. / / Proc. Kon. Ned. Akad. Wet. - 1917. - V.19. - Р.1217; V.20. - Р.229.
  18. Perlmutter S., et al. / / Astrophysical Journal. - 1999. - V.517. - P.565 - 586.
  19. Riess A., et al. / / Astronomical Journal. - 1998. - V.116. - P.1009.
  20. Sahni V., Starobinsky, A. / / International Journal of Modern Physics D. - 2000. - V.9, N4. - P.373.
  21. Carroll SM / / LiVing ReV.Rel. - 2001. - V.4. - P.1.
  22. Старобинский А. А. / / Письма в ЖЕТФ. - 1979. - Т.30. - С.719
  23. Starobinsky AA / / Phys. Lett. Ser. B. - 1980. - V.91. - Р.99.
  24. Guth AH / / Phys. ReV. - 1981. - V. D23. - Р.347.
  25. Linde A. / / Phys. Lett. - 1982. - V.108B. - Р.389.
  26. Лифшиц Е. М. / / Журнал экспер. и теор. физики. - 1946. - Т.16, n7. - С.585.
  27. Smoot ~ GF et al. / / Astrophysical Journal Letters. - 1992. - V.396. - P.1.
  28. Sachs RK, Wolfe ~ AM / / Astrophysical Journal. - 1967. - V.147. - P.73.
  29. Mauskopf P., et al. / / Astrophysical Journal Letters. - 2000. - V.536. - P.59.
  30. Hanany S., et al. / / Astrophysical Journal Letters. - 2000. - V.545. - P.5.
  31. Hinshaw G. et al. / / Astrophysical Journal Suppl. Ser. - 2003. - V.148. - P.135.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам