Отсылки к темной материи и темной энергии

Моя область исследований связана с крупномасштабной структурой и подструктурой темной материи. Не уверен, что вас больше интересует вопрос «что такое темная материя» (с точки зрения физики элементарных частиц) или «что мы знаем о распределении темной материи и ее гравитационных взаимодействиях» (больше астрономии). точка зрения). Этот ответ больше склоняется ко второму. Я даже не буду касаться темной энергии, я уверен, что кто-то другой может сделать лучше, чем я.

К сожалению, я не знаю хорошего учебника по темной материи или даже с большим разделом по этой теме. Вероятно, это связано с тем, что темная материя/энергия не являются решенными проблемами, поэтому они больше обсуждаются в периодических изданиях, чем в текстах. Да, есть учебники, я просто не читал ни одного, который мне показался фантастическим.

Вот моя подборка некоторых работ по темной материи. Некоторые из них классические, некоторые новые, все они высоко цитируются. Да, они все очень технические. На начальном уровне я не предлагаю читать их все от корки до корки и пытаться все понять; бегло просмотрите, постарайтесь понять основные результаты, прочитайте еще раз более подробно, если вам это покажется интересным. Задавайте более конкретные вопросы по мере их появления.

Если вы обнаружите, что застряли за платным доступом, пытаясь использовать любую из ссылок на страницах, указанных ниже, используйте вместо этого ссылку arXiv.

ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно увидеть бумагу, посвященную наблюдениям за темной материей (и даже на паре страниц она впечатляет). Скопление пуль считается «дымящимся пистолетом» существования темной материи, и его изображения годами украшали вступительные слайды докладов о темной материи. Люди до сих пор спорят об альтернативных объяснениях наблюдения, но в основном сходятся во мнении, что это доказывает DM.

До пулеобразного скопления кривые вращения спиральных галактик были одними из самых убедительных доказательств существования DM . Чтение статьи в Википедии — достойный учебник для начинающих.

Другим наблюдением, подтверждающим модель DM, является «кривая Лаймана».$\alpha$Поглощение излучения далеких квазаров водородными облаками на многих красных смещениях дает «лес» линий поглощения, которые можно использовать для картирования распределения материи между нами и квазаром. Это можно проверить с помощью моделей DM , и, кажется, дают в целом хорошее согласие.

Классическая статья о внутренней структуре сгустков или «ореолов» темной материи описывает профиль плотности NFW (Наварро-Френк-Уайт) (уравнение 3). Оказывается, этот результат не совсем точен и нуждается в некоторых корректировках , и ведутся долгие споры о том, являются ли центры ореолов «каспами» или «ядрами», но по большому счету результаты NFW96 все еще широко используются. .

Симуляции DM также могут быть очень забавными. Мои два выбора — « Миллениум » и « Большой » (у них есть родственники; у «Миллениума» есть «Миллениум-XXL», «Миллениум-II», «Мини-Миллениум», «Водолей», а у «Большого» есть «Большой Большой/Мультидарк» и «ВиаЛактеа»; по сути, одни и те же люди, те же коды, разное разрешение/объем/фокус) . Люди многое сделали с результатами этих симуляций, но первый результат — это просто организация, эволюция и свойства поля плотности DM. Плюс есть несколько очень хороших фотографий и фильмов, а также больше фотографий и фильмов о выходах.

Природа частиц DM не является моей областью знаний, но это самый известный недавний обзор, который я смог найти. Имейте в виду, ему 8 лет, так что с тех пор в этой области было много активности. Я оставлю это кому-то другому, чтобы указать лучшие ссылки на последние результаты.

Хорошо, я солгал, эта последняя статья не особенно известна. Я просто работаю в коридоре с одним из авторов, поэтому я много слышал об этом, а другие хорошо известны/уважаемы, поэтому я думаю, что это имеет определенный вес. Они делают некоторые прогнозы относительно$\gamma$-лучевой сигнал, который они ожидали бы для конкретной модели самодействующей темной материи (карты на стр. 12 / стр. 604 журнала довольно крутые). Все еще область продолжающихся исследований, я просто думаю, что это интересно, поэтому я бросил это здесь.

Надеюсь, вы нашли некоторые из них интересными/приятными. Если у вас есть какие-либо вопросы, просто спросите (комментарий или новый вопрос в зависимости от ситуации).

Приведу ссылки на три лекции Колба , прочитанные в ЦЕРНе:

1. Темная материя
2. Темная материя/темная энергия
3. Инфляция

Хорошие вводные лекции. Тоже довольно занимательно.

нашел в нете:

Темная энергия: теория и наблюдения, 491 страница, Лука Амендола и Синдзи Цудзикава.

Темное небо, темная материя, 216 страниц, Дж. М. Овердуин и П. П. Вессон

Действительно ли существует темная энергия?, 9 страниц Тимоти Клифтона и Педро Дж. Феррейры (... объяснение: наша галактика находится в центре гигантской космической пустоты...)

Нет DE, артефакт наших измерений (химера): релятивистское изменение во времени материи/пространства соответствует как локальным, так и космическим данным , 14 страниц, Альфредо Гувейя Оливейра и Родриго де Абреу.

Удачи

Статья в Википедии о темной материи — неплохой обзор причин, по которым астрономы считают, что темная материя существует. Это не моя область, но я нашел большую часть этого понятным. Некоторые из них были слишком краткими и наполненными жаргоном. Одна статья, на которую ссылается Википедия, — это обзор arXiv. Вы также можете попробовать поискать в arXiv обзоры темной материи и попытаться отследить все, на что они ссылаются. Похоже, что астрофизика — это то место, где можно найти статьи по темной материи, но простой поиск дал мне огромное количество ссылок без очевидного способа их сортировки.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Это такая базовая вещь для астрономии и космологии, что я ожидаю, что вводные учебники по крайней мере дадут достаточно информации, чтобы помочь вам найти больше. Но я так далек от этого, что даже не знаю, что такое стандартные учебники.

                        what is dark matter ???

Мы знаем, сколько существует темной энергии, потому что знаем, как она влияет на расширение Вселенной. В остальном это полная загадка. Но это важная загадка. Оказывается, примерно 68% Вселенной составляет темная энергия. Темная материя составляет около 27%. Остальное — все на Земле, все, что когда-либо наблюдалось всеми нашими инструментами, вся обычная материя — составляет менее 5% Вселенной. Если подумать, может быть, это вообще не следует называть «нормальной» материей, поскольку это такая малая часть Вселенной.

                                                       - says NASA

На этой диаграмме показаны изменения в скорости расширения с момента рождения Вселенной 15 миллиардов лет назад. Чем более пологая кривая, тем выше скорость расширения. Кривая заметно изменилась около 7,5 миллиардов лет назад, когда объекты во Вселенной начали разлетаться с большей скоростью. Астрономы предполагают, что более высокая скорость расширения связана с таинственной темной силой, которая раздвигает галактики.

Темная материя невидима. Основываясь на эффекте гравитационного линзирования, на этом изображении скопления галактик (CL0024+17) было обнаружено кольцо темной материи, которое показано синим цветом.

введите описание изображения здесь

                     Observational evidence

Большая часть доказательств исходит от движения галактик. Многие из них кажутся довольно однородными, поэтому по теореме вириала полная кинетическая энергия должна составлять половину общей гравитационной энергии связи галактик. По наблюдениям полная кинетическая энергия намного больше. В частности, если предположить, что гравитационная масса обусловлена ​​только видимой материей, звезды, находящиеся далеко от центра галактик, имеют гораздо более высокие скорости, чем предсказывает теорема вириала. Кривые вращения галактики, иллюстрирующие зависимость скорости вращения от расстояния от центра галактики, показывают «избыточную» скорость. Темная материя — самый простой способ объяснить это несоответствие.

                                                 -says WIKIPEDIA


                    what is its composition???

Большинство ученых считают, что темная материя состоит из небарионной материи. Главный кандидат, WIMPS (слабо взаимодействующие массивные частицы), имеет массу от десяти до ста раз больше массы протона, но их слабые взаимодействия с «нормальным» веществом затрудняют их обнаружение. Нейтралино, массивные гипотетические частицы, более тяжелые и более медленные, чем нейтрино, являются главными кандидатами, хотя их еще предстоит обнаружить. Меньший нейтральный аксион и необожженные фотино также являются потенциальными заполнителями для темной материи.

                                   - credit Nola Taylor Redd,Space.com


                  Dark matter versus dark energy

Хотя темная материя составляет большую часть материи Вселенной, она составляет лишь около четверти ее состава. Во Вселенной преобладает темная энергия.

После Большого взрыва Вселенная начала расширяться вовне. Ученые когда-то думали, что в конечном итоге энергия иссякнет, и он замедлится, когда гравитация сблизит объекты внутри него. Но исследования далеких сверхновых показали, что Вселенная сегодня расширяется быстрее, чем в прошлом, а не медленнее, что указывает на то, что расширение ускоряется. Это было бы возможно только в том случае, если бы во Вселенной было достаточно энергии для преодоления гравитации — темной энергии. - space.com

![ Согласно этой временной шкале НАСА, расширение Вселенной ускоряется. ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРЕДОСТАВЛЕНО НАСА]4

           So, Will the Universe Recollapse Then?

Несмотря на то, что до 90 процентов массы Вселенной может по-прежнему состоять из темной материи, космологи не думают, что гравитации будет достаточно, чтобы остановить расширение и вызвать повторное сжатие. Это мнение отчасти связано с наблюдением сверхновых в 1997 году, которое показало, что расширение все еще ускоряется, а вовсе не замедляется.

Однако более продолжительная Вселенная мало что даст нам, так как считается, что в очень отдаленном (например, через 1030 лет — 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 лет!) протон распадется, у всех звезд закончится топливо и их поглотит черный свет. дыры, которые, в свою очередь, излучают всю свою массу (как описано в статье о черных дырах), оставляя Вселенную огромным, холодным, стерильным и безжизненным местом.

Однако некоторые космологи считают, что Большого сжатия не будет!

большое спасибо.