Есть ли какие-либо доказательства существования темной материи помимо гравитационных эффектов?

  1. Есть ли какие-либо доказательства существования темной материи , кроме ее гравитационных эффектов?

  2. Я имею в виду… почему мы так быстро принимаем, что это вообще какая-то «материя», а не какая-то необъяснимая случайность гравитации?

Темная материя — это материя, которая взаимодействует только гравитационно, поэтому других доказательств быть не может. Возможно, темная материя также слабо взаимодействует, но таких доказательств пока нет. Существуют теории, объясняющие вращение галактик без темной материи, но они не объясняют гравитационное линзирование: en.wikipedia.org/wiki/Modified_Newtonian_dynamics
Самые ранние признаки того или иного вида темной материи относятся к 1930-м годам, а в том, что можно было бы назвать «современной» формой, к концу 1960-х годов. Я бы вряд ли описал это как «так быстро предположить».

Ответы (2)

Имеются существенные доказательства (например, из измерений космического микроволнового фона) того, что Вселенная почти плоская – что суммарная плотность энергии во Вселенной почти равна критической плотности.

Вклады нейтрино и фотонов в современную эпоху почти ничтожны. Темная энергия, по-видимому, составляет около 70% (что согласуется с наблюдениями сверхновых с большим красным смещением). Остается 30%, которые должны быть обеспечены материей. Но когда мы суммируем все вклады материи, которые можно обнаружить, мы получаем только около 1-2% от критической плотности. Оказывается, есть много материи, которую мы не можем видеть. Кроме того, мы знаем из расчетов и измерений нуклеосинтеза Большого взрыва, из которых выводятся первичные содержания He, D и Li, что «нормальная» барионная материя вносит не более 5%. Следовательно, нам остается объяснить 25% плотности энергии Вселенной чем-то невидимым и не барионным.

Я считаю, что эта линия аргументов совершенно отделена от динамических/гравитационных аргументов в пользу темной материи, основанных на вращении галактик, движении галактик внутри скоплений и формировании структуры.

Это все еще аргумент, основанный на гравитационной динамике. В данном случае только в космологическом масштабе. Однако тот факт, что такое же количество темной материи необходимо для объяснения широкого диапазона гравитационных наблюдений, безусловно, указывает на... кое-что.
@mmeent В этом есть доля правды, но вы могли бы, например, заменить темную материю большим количеством темной энергии, чтобы сделать вселенную плоской. Конечно, это нарушило бы другие ограничения, но плоскостность Вселенной вместе с изначальным изобилием кажутся мне отдельным доказательством.
Отдельный, но все же чисто гравитационный. Я бы также сказал, что данные о гравитационном линзировании действительно отделены от данных о динамике скоплений/галактик, и оба они отделены от данных о формировании структур. Однако все они имеют форму «нам нужно добавить дополнительное вещество к нашему исходному термину для гравитации, чтобы соответствовать наблюдениям». Я согласен с тем, что космологическое свидетельство в сочетании с изначальным изобилием дает самое убедительное доказательство того, что мы имеем дело не только с «темной барионной материей».
Если мы знаем, что нам не хватает какой-то части «небарионной» материи, мне кажется, что мы должны включить фермионы, но я не вижу этой части математики/логики.
@ KellyS.French Я полагаю, вы имели в виду лептоны? Какие лептоны не видны и не сопровождаются протонами? Только нейтрино, которые, как я уже упоминал, вносят незначительный вклад в текущую плотность энергии Вселенной.
На arxiv.org/abs/1911.02087 есть очень новое (но с высоким CL) свидетельство, основанное на том, что считается первым исследованием данных CMB, систематически учитывающим гравитационное линзирование галактик, что геометрия этой Вселенной закрыта. а не плоский, что ослабило бы предпосылку этого хорошего ответа 2018 года.
@ Эдуард, как это что-то ослабляет? Если есть (небольшая) отрицательная кривизна (обратите внимание, мой ответ говорит «почти плоский»), то Ом М должно быть больше (как показано в статье), и поэтому еще большее несоответствие должно быть объяснено привлечением темной материи.
@Rob Jeffries - Извините; до статьи, на которую я ссылался, «плоская» вселенная, по-видимому, обычно означала вселенную с формой, похожей на поверхность чрезвычайно большого гиперболоида, тогда как в статье указывается «замкнутая», которую я только видел описанной как имеющий сферическую форму, как поверхность очень большого шара. Я пренебрег вашим прилагательным «почти», поэтому я проголосовал за ваш ответ и ценю ваше чтение статьи.
Чтобы снова не беспокоить Джеффриса, я хотел сказать «чрезвычайно большой гиперболический параболоид» (он же «седлообразная штука»), а не «большой гиперболоид» в моем предыдущем комментарии. Обидно видеть, как такие весьма правдоподобные идеи летят в трубу...

Краткий ответ: нет.

До сих пор все доказательства темной материи основаны на гравитационных взаимодействиях. Будь то кривые вращения галактик, динамика скоплений галактик, гравитационное линзирование или космология. Это говорит нам о том, что если это вызвано материей, то эта материя практически не взаимодействует со светом (или вообще с электромагнитным полем). То, что это материя, на данный момент все еще является гипотезой (однако эта гипотеза согласуется с широким спектром наблюдений).

Люди также пытались объяснить наблюдаемые явления, используя модификации гравитационной физики. Самый известный пример — «модифицированная ньютоновская динамика» или МОНД, но есть и другие варианты. Эти альтернативные теории обычно изо всех сил пытаются объяснить некоторые наблюдаемые явления, такие как «пулевое скопление» (наблюдаемое столкновение двух галактик со значительным смещением гравитационной массы от центра столкновения, что ожидаемо для гало темной материи, но не обязательно для модификации гравитации) или недавнее наблюдение галактики без темной материи (которую сложно объяснить невиверсальной модификацией гравитации). Тем не менее сторонники альтернативных теорий обычно находят способы включить эти наблюдения.

Кто-нибудь подсчитал, как можно объяснить «группу пуль», если недостающая масса находится в большем, чем ожидалось, количестве черных дыр? Если бы первичных черных дыр было больше, как бы это изменило несоответствие между теориями Холодной Темной Материи и МОНД?
Первичные черные дыры — это просто форма холодной темной материи.
Есть ли какие-либо доказательства существования темной материи помимо гравитационных эффектов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v