Pimeä aine
Pimeä aine on eräänlainen aine, jonka uskotaan olevan vastuussa suuresta osasta maailmankaikkeuden massaa.
Ajatus syntyi, kun tähtitieteilijät havaitsivat, että suurten tähtitieteellisten kohteiden massa ja niiden gravitaatiovaikutukset olivat paljon suuremmat kuin tähtiä, kaasua ja pölyä sisältävän "valovoimaisen aineen" massa.
Jan Oort ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1932 pimeää ainetta syyksi Linnunradan tähtien pyörimisnopeuksille. Fritz Zwicky käytti pimeää ainetta vuonna 1933 selittämään "puuttuvaa massaa" galaksijoukkojen pyörimisnopeuksissa. Myöhemmin monet muut havainnot ovat viitanneet siihen, että maailmankaikkeudessa on pimeää ainetta. Galaksien pyörimisnopeudet, taustakohteiden gravitaatiolinssi, kuuman kaasun lämpötilajakauma galakseissa ja galaksijoukoissa: nämä ovat esimerkkejä, jotka saavat tutkijat uskomaan pimeään aineeseen.
Planckin tutkimusryhmän mukaan ja kosmologian standardimallin perusteella tunnetun maailmankaikkeuden kokonaismassa-energia sisältää 4,9 prosenttia tavallista ainetta, 26,8 prosenttia pimeää ainetta ja 68,3 prosenttia pimeää energiaa. Näin ollen pimeän aineen arvioidaan muodostavan 84,5 prosenttia maailmankaikkeuden kokonaisaineesta, kun taas pimeä energia ja pimeä aine muodostavat 95,1 prosenttia maailmankaikkeuden koko "aineesta".
Koska pimeä aine ei näytä säteilevän tai heijastavan valoa, röntgensäteilyä tai muuta säteilyä, normaalin aineen (kuten kuuman kaasun, tähtien, planeettojen ja meidän) löytämiseen käytettävät instrumentit eivät löydä pimeää ainetta. Vaikuttaa siltä, että pimeä aine ei koostu samasta aineesta kuin aine, jota näemme joka päivä maapallolla. Ainoa tapa, jolla voimme sanoa, onko pimeää ainetta olemassa, on se, miten se vaikuttaa asioihin, jotka voimme "nähdä" painovoiman avulla.
Vuonna 2006 eräs tutkijaryhmä väitti löytäneensä tavan löytää pimeää ainetta. Koska pimeän aineen oletetaan olevan hyvin erilaista kuin tavallisen aineen, sen odotetaan käyttäytyvän eri tavalla. Tutkijat havaitsivat kaksi kaukana sijaitsevaa galaksijoukkoa, jotka olivat törmänneet toisiinsa suurella nopeudella: normaali aine olisi hajonnut lähistöllä törmäyksen jälkeen, mutta pimeä aine ei. Painovoimaa mittaamalla he pystyivät havaitsemaan, että niiden välissä oli kaksi pimeän aineen pilveä, joiden välissä oli normaalin aineen (kuuman kaasun) pilvi.
Pimeä aine on näkymätöntä. Gravitaatiolinssi aiheuttaa useita kuvia samasta galaksista. Tämän selittämiseksi on ehdotettu pimeän aineen rengasta. Tässä galaksijoukon (CL0024+17) kuvassa pimeä aine näkyy sinisenä.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Pimeä energia
- Maailmankaikkeuden laajeneminen
- Luonnon aikajana
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mitä on pimeä aine?
A: Pimeä aine on eräänlainen aine, jonka uskotaan olevan vastuussa suuresta osasta maailmankaikkeuden massaa. Sitä ehdottivat ensimmäisen kerran Jan Oort vuonna 1932 ja Fritz Zwicky vuonna 1933 selitykseksi tähtien ja galaksien pyörimisnopeuksille.
Kysymys: Miten tutkijat uskovat pimeän aineen olemassaoloon?
V: Tutkijat uskovat pimeän aineen olemassaoloon havaintojen perusteella, joita ovat esimerkiksi galaksien pyörimisnopeudet, taustaobjektien gravitaatiolinssi ja kuuman kaasun lämpötilajakauma galakseissa ja galaksijoukoissa.
K: Kuinka suuren prosenttiosuuden pimeä aine muodostaa maailmankaikkeudessa?
V: Planckin tutkimusryhmän arvioiden mukaan pimeän aineen osuus maailmankaikkeuden koko aineesta on 84,5 prosenttia, kun taas pimeä energia ja pimeä aine muodostavat 95,1 prosenttia maailmankaikkeuden koko "aineesta".
K: Miten voimme havaita pimeän aineen?
V: Koska pimeä aine ei näytä säteilevän tai heijastavan valoa, röntgensäteilyä tai muuta säteilyä, sitä ei voida havaita välineillä, joita käytetään normaalin aineen, kuten kuuman kaasun, tähtien, planeettojen jne. löytämiseen. Ainoa tapa, jolla voimme sanoa, onko sitä olemassa, on se, miten se vaikuttaa asioihin, jotka voimme "nähdä" painovoiman avulla.
K: Mitä eräs tutkijaryhmä väitti vuonna 2006 löytäneensä keinon havaita?
V: Vuonna 2006 eräs tutkijaryhmä väitti löytäneensä keinon havaita pimeää ainetta tarkkailemalla kahta kaukana sijaitsevaa galaksijoukkoa, jotka olivat törmänneet toisiinsa suurella nopeudella - tavallinen aine olisi hajonnut lähelle törmäyksen jälkeen, kun taas pimeä aine ei olisi hajonnut; näin he pystyivät mittaamaan painovoimaa ja havaitsemaan, mitä näytti kahdelta pimeän aineen pilveltä, joiden välissä oli normaalin aineen (kuuman kaasun) pilvi.
K: Mitkä esimerkit viittaavat siihen, että maailmankaikkeudessamme on pimeää ainetta?
V: Esimerkkejä, jotka viittaavat pimeän aineen olemassaoloon, ovat esimerkiksi galaksien pyörimisnopeudet, gravitaatiolinssien taustakohteet ja galakseissa ja galaksijoukoissa havaitut kuuman kaasun lämpötilajakaumat.
