Как мы «открыли» темную материю? [закрыто]

Я изучаю астрофизику, исследую эту тему, и есть один момент, который все время ускользает от меня.

Как научное сообщество осознало, что во Вселенной должна быть темная материя ?

Одна из причин того, что профиль скорости вращения, наблюдаемый в галактиках, не соответствовал количеству видимого вещества. В более общем плане это связано с измеренными гравитационными эффектами, которые предполагают присутствие большего количества материи, чем то, что мы видим. Отсюда и название «Темный». Подробнее об этом: википедия
Я голосую за то, чтобы закрыть этот вопрос как не относящийся к теме, потому что он показывает недостаточное предварительное исследование .
Никто не открыл темную материю так же, как Резерфорд открыл электроны: люди узнали об области данных, где что-то могло быть, и они назвали это «темной материей».
@AccidentalFourierTransform Закрытие этого вопроса как не относящегося к теме явно оказывает медвежью услугу пользователям. Вопрос, который был просмотрен почти 5000 раз, имеет 16 голосов «за» и имеет 2 хороших ответа с более чем 20 голосами «за», каждый не должен быть закрыт. В частности, потому что он станет источником для будущих исследователей, чьи вопросы могут быть отклонены по теме из-за отсутствия предшествующих исследований.
@JDOe Я призываю вас перейти к мете, если хотите.

Ответы (3)

Краткий ответ: Из-за несоответствия между плотностью материи, реагирующей на электромагнитное излучение, и средней расчетной плотностью материи во Вселенной.

У нас есть несколько способов измерить среднее распределение материи во Вселенной: например, мы можем использовать массу средней звезды и среднее число звезд в галактике, чтобы получить среднюю плотность потенциально видимой материи (отвечающей электромагнитному излучению).

В качестве альтернативы мы можем изучать красные смещения разных галактик в скоплении и, таким образом, определять движение каждой галактики. Это может помочь нам вычислить гравитационную силу, действующую на каждую из галактик в скоплении, и, следовательно, мы можем найти массу ВСЕГО вещества в скоплении. Обратите внимание, насколько это отличается от предыдущего метода, который предназначен только для видимых тел.

Есть еще несколько методик, но суть в том, что плотность всего вещества составляет около 32% от критической плотности Вселенной, а плотность вещества, взаимодействующего с ЭМ излучением, составляет всего 5% от критической плотности. Мы называем эти составляющие этой щели «темной материей».

Этот ответ верен в отношении того, как мы в настоящее время знаем (или, по крайней мере, подозреваем до уровня, приближающегося к уверенности), что темная материя существует, но на самом деле он не отвечает на вопрос в заголовке или тексте вопроса, несмотря на то, что ОП принял это. История интересная, и она (а) служит примером научного метода в действии и (б) должна быть показана каждому новичку, который хочет, чтобы кто-то объяснил, почему его идея не удалась.

Хотя кажется, что Фриц Цвикки может претендовать на приоритет в постулировании темной материи (см . ответ Фричарли ), наблюдения Веры Рубен за кривыми вращения галактик дали больше доказательств этому утверждению. Кривые вращения, которые она наблюдала, были плоскими ( грамм р е е н на диаграмме ниже), показывая, что звезды вращаются намного быстрее, чем ожидалось, исходя из ньютоновской механики ( р е г на схеме ниже):

Кривая наблюдаемого и предсказанного вращения галактикиПостулат темной материи: объясняет, почему в галактиках гораздо больше массы, чем масса, излучающая свет

Альтернативные теории гравитации ( модифицированная ньютоновская динамика (MOND) , гравитационная сила Вебера и т. д.): объясняет кривые вращения галактик, предполагая, что мы можем точно «взвесить» галактики на основе излучаемого ими света.

Темная материя была впервые постулирована в 1933 году астрономом Фрицем Цвикки, а не Верой Рубенс. Смотрите мой ответ со ссылками ниже!
Это не предсказание Кеплера (и не должно быть). Кеплеровское предсказание было бы монотонно убывающим. Однако, поскольку масса, заключенная в орбите в галактике, увеличивается с увеличением радиуса от центра, мы в любом случае не ожидаем кеплеровских орбит, поскольку кеплеровские орбиты предполагают фиксированное количество массы внутри орбиты, не зависящее от радиуса от центра.
Когда я смотрю на эту диаграмму, мой первый вывод: «скорость вращения всех объектов в галактике стремится к 200 км/сек с увеличением расстояния от центра», а не «существует специально разработанное образование темной материи, которое решает эту проблему, которая мы просто не можем измерить». В чем именно заключается подход темной материи?
Обязательный xkcd .
@Sudix То, что он решает эту проблему и несколько других (хотя и представляет другую проблему...)
@RobJeffries Это приводит к тому, что метод объяснения полезен, только если вы замените «это» и «то». Я бы сказал, что гораздо более убедительным аргументом в пользу темной материи является «Бег тысячелетия».

Темная материя была впервые предложена еще в 1933 году швейцарским астрономом Фрицем Цвикки на основании его наблюдений за гравитационными аномалиями в скоплении галактик Кома с использованием теоремы вириала .

Было бы полезно прямо сказать, что в то время «темный» означал «не светящийся в полосах, которые видят наши телескопы (в основном в видимом свете)» . Значение, которое развивалось на протяжении десятилетий как все больше и больше случаев «Ну, может быть, это [X]». экспериментально показано, что они вносят гораздо меньший вклад, чем необходимо. Бонусные баллы даже за относительно полный список гипотез, которые были опробованы...
Как мы «открыли» темную материю? [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v