Холодная тёмная материя

Холодная тёмная материя (англ. Cold dark matter, CDM) — предполагаемый вид тёмной материи, частицы которой движутся медленно по сравнению со скоростью света (понятие холодный в CDM-модели) и слабо взаимодействуют с обычным веществом и электромагнитным излучением (понятие тёмный в CDM-модели). Считается, что около 26,8% вещества во Вселенной является тёмной материей, и лишь малая доля представляет собой обычное барионное вещество, составляющее звёзды, планеты и живые организмы.

История развития теории

В 1982 году три независимые группы космологов опубликовали статьи, посвящённые теории холодной тёмной материи: Джеймс Пиблс,[1] Джон Бонд, Алекс Салаи; Майкл Тернер;[2] и Джордж Блюменталь, Х. Пагельс и Джоэл Примак[3]. Значительную обзорную статью, посвящённую подробностям теории, в 1984 году написали Блюменталь, Сандра Фабер, Примак и Мартин Рис[4].

Содержание теории

Формирование структур

В теории холодной тёмной материи рост структур происходит иерархически, при этом объекты на малых масштабах первыми коллапсируют под действием самогравитации и сливаются в рамках непрерывной иерархической структуры с образованием более крупных и массивных структур. В рамках парадигмы горячей тёмной материи, популярной в начале 1980-х годов, структуры не росли иерархически, но образовывались при фрагментации, при этом наиболее крупные сверхскопления образовывались первыми в плоских структурах и затем разделялись на меньшие части, подобные нашей галактике Млечный Путь. Выводы, получаемые в рамках парадигмы холодной тёмной материи, находятся в хорошем согласии с наблюдениями крупномасштабных структур во Вселенной.

Лямбда-CDM модель

Основная статья: Модель Лямбда-CDM

С конца 1980-х — 1990-х годов большинство космологов предпочитают теорию холодной тёмной материи (в основном лямбда-CDM модель) для описания того, каким образом Вселенная из начального относительно однородного состояния на раннем этапе развития (как показывает распределение космического микроволнового излучения) перешла в состояние современного клочковатого распределения галактик и скоплений галактик. В теории холодной тёмной материи роль карликовых галактик является существенно важной, поскольку их считают блоками, из которых образуются более крупные структуры, созданными маломасштабными флуктуациями плотности в ранней Вселенной[5].

Природа частиц тёмной материи

Тёмная материя определяется по гравитационному взаимодействию с обычным веществом и излучением. Таким образом, сложно определить, из каких компонентов состоит холодная тёмная материя. Объекты-кандидаты можно разделить на три группы.

  • Аксионы являются очень лёгкими частицами с особым типом взаимодействия друг с другом[6][7]. Аксионы обладают теоретическим преимуществом, поскольку их существование может решить одну из проблем квантовой хромодинамики, но пока эти частицы обнаружены не были.
  • WIMP: тёмная материя может состоять из слабо взаимодействующих массивных частиц. На данный момент частицы с необходимыми свойствами открыты не были, но многие расширения стандартной модели предсказывают существование таких частиц. Поиск вимпов включает попытки прямого обнаружения высокочувствительными детекторами, а также попытки их создания на ускорителях частиц. Вимпы обычно рассматривают как наиболее вероятные кандидаты в составляющие тёмной материи[10][11][13]. Эксперимент DAMA/NaI и последовавший за ним эксперимент DAMA/LIBRA проводились для попыток прямого обнаружения частиц тёмной материи, проходящих через Землю, однако многие учёные скептически относятся к экспериментам, поскольку результаты похожих проектов не согласуются с результатами DAMA.

Сложности

Существует несколько расхождений между предсказаниями модели холодной тёмной материи и наблюдениями галактик и их скоплений.

  • Проблема пика плотности в гало (англ. the cuspy halo problem): распределение плотности тёмной материи в моделировании с участием холодной тёмной материи имеет гораздо более выраженный пик в центральной части по сравнению с наблюдаемым распределением, полученным при анализе кривых вращения галактик[14].
  • Проблема отсутствующих спутников (англ. the missing satellites problem): моделирование в рамках теории холодной тёмной материи предсказывает гораздо большее количество карликовых галактик, чем наблюдается вокруг галактик типа Млечного Пути[15].
  • Проблема диска спутников: карликовые галактики вокруг Млечного Пути и Туманности Андромеды по наблюдательным данным обращаются в пределах тонких плоских структур, но моделирование показывает, что орбиты спутников должны быть ориентированы случайным образом[16].
  • Проблема морфологии галактик: если галактики растут иерархически, то для возникновения массивных галактик требуется много слияний. Крупные слияния создают классические балджи. Но 80% наблюдаемых галактик не имеют балджа, при этом существует много гигантских дисковых галактик без балджа[17]. Доля галактик без балджа примерно постоянна в последние 8 млрд лет[18].

Для некоторых проблем были предложены решения, но пока остаётся непонятным, могут ли проблемы быть решены без отбрасывания парадигмы холодной тёмной материи[19].

Примечания

  1. ↑ Peebles, P. J. E. Large-scale background temperature and mass fluctuations due to scale-invariant primeval perturbations (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1982. — December (vol. 263). — P. L1. — doi:10.1086/183911. — Bibcode: 1982ApJ...263L...1P.
  2. ↑ Formation of galaxies in a gravitino-dominated universe (англ.) // Physical Review Letters : journal. — Vol. 48. — P. 1636—1639. — doi:10.1103/PhysRevLett.48.1636. — Bibcode: 1982PhRvL..48.1636B.
  3. ↑ Blumenthal, George R.; Pagels, Heinz; Primack, Joel R. Galaxy formation by dissipationless particles heavier than neutrinos (англ.) // Nature : journal. — 1982. — 2 September (vol. 299, no. 5878). — P. 37—38. — doi:10.1038/299037a0. — Bibcode: 1982Natur.299...37B.
  4. ↑ Blumenthal, G. R.; Faber, S. M.; Primack, J. R.; Rees,, M. J. Formation of galaxies and large-scale structure with cold dark matter (англ.) // Nature : journal. — 1984. — Vol. 311, no. 517. — P. 517—525. — doi:10.1038/311517a0. — Bibcode: 1984Natur.311..517B.
  5. ↑ Battinelli, P.; S. Demers. The C star population of DDO 190: 1. Introduction (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — Astronomy & Astrophysics, 2005. — 6 October (vol. 447). — P. 1. — doi:10.1051/0004-6361:20052829. — Bibcode: 2006A&A...447..473B. Архивировано 27 июня 2018 года.
  6. ↑ e.g. M. Turner (2010). "Axions 2010 Workshop". U. Florida, Gainesville, USA.
  7. ↑ e.g. Pierre Sikivie (2008). "Axion Cosmology". Lect. Notes Phys. 741, 19-50.
  8. ↑ Bertone, Gianfranco; Hooper, Dan; Silk, Joseph[англ.]. Particle dark matter: evidence, candidates and constraints (англ.) // Physics Reports[англ.] : journal. — 2005. — January (vol. 405, no. 5—6). — P. 279—390. — doi:10.1016/j.physrep.2004.08.031. — Bibcode: 2005PhR...405..279B. — arXiv:hep-ph/0404175.
  9. ↑ Carr, B. J. et al. New cosmological constraints on primordial black holes (англ.) // Physical Review D : journal. — 2010. — May (vol. 81, no. 10). — P. 104019. — doi:10.1103/PhysRevD.81.104019. — Bibcode: 2010PhRvD..81j4019C. — arXiv:0912.5297.
  10. ↑ 1 2 Peter, A. H. G. (2012). "Dark Matter: A Brief Review". arXiv:1201.3942 [astro-ph.CO]. {{cite arXiv}}: Неизвестный параметр |version= игнорируется (справка)
  11. ↑ 1 2 Garrett, Katherine; Dūda, Gintaras. Dark Matter: A Primer // Advances in Astronomy. — Т. 2011. — С. 968283. — doi:10.1155/2011/968283. — Bibcode: 2011AdAst2011E...8G. — arXiv:1006.2483.. p. 3: "MACHOs can only account for a very small percentage of the nonluminous mass in our galaxy, revealing that most dark matter cannot be strongly concentrated or exist in the form of baryonic astrophysical objects. Although microlensing surveys rule out baryonic objects like brown dwarfs, black holes, and neutron stars in our galactic halo, can other forms of baryonic matter make up the bulk of dark matter? The answer, surprisingly, is no..."
  12. ↑ Gianfranco Bertone, "The moment of truth for WIMP dark matter," Nature 468, 389–393 (18 November 2010)
  13. ↑ 1 2 Keith A Olive. TASI Lectures on Dark Matter : [арх. 22 ноября 2017] // Physics. — Vol. 54. — С. 21.
  14. ↑ Gentile, G.; P., Salucci. The cored distribution of dark matter in spiral galaxies (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 2004. — Vol. 351. — P. 903—922. — doi:10.1111/j.1365-2966.2004.07836.x. — Bibcode: 2004MNRAS.351..903G. — arXiv:astro-ph/0403154.
  15. ↑ Klypin, Anatoly; Kravtsov, Andrey V.; Valenzuela, Octavio; Prada, Francisco. Where Are the Missing Galactic Satellites? (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1999. — Vol. 522. — P. 82—92. — doi:10.1086/307643. — Bibcode: 1999ApJ...522...82K. — arXiv:astro-ph/9901240.
  16. ↑ Marcel Pawlowski et al., "Co-orbiting satellite galaxy structures are still in conflict with the distribution of primordial dwarf galaxies" MNRAS (2014) https://arxiv.org/abs/1406.1799 Архивная копия от 6 марта 2018 на Wayback Machine
  17. ↑ Kormendy, J.; Drory, N.; Bender, R.; Cornell, M. E. Bulgeless Giant Galaxies Challenge Our Picture of Galaxy Formation by Hierarchical Clustering (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2010. — Vol. 723. — P. 54—80. — doi:10.1088/0004-637X/723/1/54. — Bibcode: 2010ApJ...723...54K. — arXiv:1009.3015. Архивировано 9 декабря 2020 года.
  18. ↑ Sachdeva, S.; Saha, K. Survival of Pure Disk Galaxies over the Last 8 Billion Years (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2016. — Vol. 820. — P. L4. — doi:10.3847/2041-8205/820/1/L4. — Bibcode: 2016ApJ...820L...4S. — arXiv:1602.08942.
  19. ↑ Kroupa, P.; Famaey, B.; de Boer, Klaas S.; Dabringhausen, Joerg; Pawlowski, Marcel; Boily, Christian; Jerjen, Helmut; Forbes, Duncan; Hensler, Gerhard. Local-Group tests of dark-matter Concordance Cosmology: Towards a new paradigm for structure formation (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2010. — Vol. 523. — P. 32—54. — doi:10.1051/0004-6361/201014892. — Bibcode: 2010A&A...523A..32K. — arXiv:1006.1647.

Read other articles:

Ady Berber

Artikel ini sebatang kara, artinya tidak ada artikel lain yang memiliki pranala balik ke halaman ini.Bantulah menambah pranala ke artikel ini dari artikel yang berhubungan atau coba peralatan pencari pranala.Tag ini diberikan pada November 2022. Ady BerberLahir(1913-02-04)4 Februari 1913Wina, AustriaMeninggal3 Januari 1966(1966-01-03) (umur 52)Wina, AustriaPekerjaanPemeranTahun aktif1936–1966 Ady Berber (4 Februari 1913 – 3 Januari 1966) adalah pemeran, pegulat pro...

 

Larry Page

Larry PagePage pada tahun 2009Lahir26 Maret 1973 (umur 50)Lansing, Michigan, Amerika SerikatPekerjaanPendiri dan Chief Executive Officer/CEO Google LLCKekayaan bersih$122 miliar (2021)[1]Suami/istriLucinda Southworth Lawrence Edward Page (lahir 26 Maret 1973) adalah salah satu pendiri dari mesin pencari internet Google bersama Sergey Brin. Sejak 4 April 2011, ia menjabat sebagai Chief Executive Officer/CEO di Google Inc. menggantikan Eric Schmidt. Masa muda dan pendidikan L...

 

Alfabet Kiril Serbia

Alfabet Serbia beralih kesini. Untuk ragam alfabet Latin untuk bahasa Serbia, lihat Alfabet Gaj. Alfabet Kiril SerbiaJenis aksara Alfabet BahasaSerbiaPeriode1814 (modern)Arah penulisanKiri ke kananAksara terkaitSilsilahAbjad Yunani (sebagian abjad Glagolitik)Abjad Kiril awalAlfabet Kiril SerbiaAksara turunanMakedoniaISO 15924ISO 15924Cyrl, , ​SirilikPengkodean UnicodeNama UnicodeCyrillicRentang Unicodesubset dari Kiril (U+0400...U+04F0) Artikel ini mengandung transkripsi fone...

Martin Landau

Martin LandauLandau pada tahun 1968Lahir(1928-06-20)20 Juni 1928Brooklyn, New York, Amerika SerikatMeninggal15 Juli 2017(2017-07-15) (umur 89)Los Angeles, California, Amerika SerikatSebab meninggalSerangan jantungPendidikanJames Madison High SchoolAlmamaterInstitut PrattPekerjaanAktor dan pelatih aktingTahun aktif1955–2017OrganisasiActors StudioSuami/istriBarbara Bain ​ ​(m. 1957; c. 1993)​AnakSusan Bain Landau FinchJuliet Land...

 

S/2004 S 3

Diagram ini menunjukkan orbit satelit iregular Saturnus. Di tengah, orbit Titan, sebuah satelit yang regular, ditandai dengan warna merah sebagai perbandingan. S/2004 S 3 adalah satelit alami dari planet Saturnus. Saturnus memiliki 62 satelit, dengan 53 di antaranya telah dinamai dan hanya 13 di antaranya memiliki diameter lebih besar dari 50 kilometer. Referensi http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Display=Sats&Object=Saturn Diarsipkan 2014-04-16 di Wayback Machine.

 

العلاقات الأسترالية الأرجنتينية

العلاقات الأسترالية الأرجنتينية أستراليا الأرجنتين   أستراليا   الأرجنتين تعديل مصدري - تعديل   العلاقات الأسترالية الأرجنتينية هي العلاقات الثنائية التي تجمع بين أستراليا والأرجنتين.[1][2][3][4][5] مقارنة بين البلدين هذه مقارنة عامة ومرجعية...

BigBang (South Korean band)

South Korean boyband BigBangBigBang in 2012L-R: G-Dragon, Taeyang, and DaesungBackground informationOriginSeoul, South KoreaGenresK-popJ-pophip hopdanceelectronicR&B[1]Years active2006–20182022LabelsYGUniversal JYGEXWarner TaiwanSpinoffsGD & TOPGD X TaeyangMembers Taeyang G-Dragon Daesung Past members T.O.P Seungri Websitewww.ygbigbang.com[dead link] BigBang (Korean: 빅뱅; stylized in all caps) is a South Korean boy band formed by YG Entertainment. The gro...

 

Members of the New South Wales Legislative Council, 2019–2023

Members of the New South Wales Legislative Council who served in the 57th Parliament were elected at the 2015 and 2019 elections. As members serve eight-year terms, half of the Council was elected in 2015 and did not face re-election in 2019, and the members elected in 2019 will not face re-election until 2027.[1][2] The President was John Ajaka until March 2021 and then Matthew Mason-Cox from May 2021.[4] Name Party End term Years in office John Ajaka [d ...

 

Oscar Mayer

American meat production company For the founder of the company, see Oscar F. Mayer. For his son, see Oscar G. Mayer Sr. For his grandson, see Oscar G. Mayer Jr. Oscar MayerCompany typeSubsidiaryFounded1883; 141 years ago (1883)FounderOscar F. MayerHeadquartersChicago, Illinois, U.S.ParentKraft HeinzWebsiteoscarmayer.com Oscar Mayer is an American meat and cold cut producer known for its hot dogs, bologna, bacon, ham, and Lunchables products. The company is a subsidiary of t...

Judiciary of Brazil

Public entities designated by the Brazilian constitution This article contains translated text and needs attention from someone fluent in Portuguese and English. Please see this article's entry on Pages needing translation into English for discussion. (June 2023) This article's lead section may be too short to adequately summarize the key points. Please consider expanding the lead to provide an accessible overview of all important aspects of the article. (June 2023) This article is part of a ...

 

Антитринитаризм

ХристианствоБиблия Ветхий Завет Новый Завет Евангелие Десять заповедей Нагорная проповедь Апокрифы Бог, Троица Бог Отец Иисус Христос Святой Дух История христианства Апостолы Хронология христианства Раннее христианство Гностическое христианство Вселенские соборы Н...

 

Nina Fedoroff

American biologist Nina V. FedoroffBorn (1942-04-09) April 9, 1942 (age 82)Cleveland, OhioAlma mater Syracuse University The Rockefeller University AwardsNational Medal of Science (2007)Scientific careerFieldsBiologyThesisPurification and Properties of Bacteriophage f2 Replicase (1972)Doctoral advisorNorton Zinder Nina Vsevolod Fedoroff (born April 9, 1942) is an American molecular biologist known for her research in life sciences and biotechnology, especially transposable elem...

Céntimo

Céntimo (di negara-negara pemakai bahasa Spanyol) atau cêntimo (di negara-negara pemakai bahasa Portugis) adalah sebuah unit mata uang dari Spanyol, Portugal dan bekas koloni-koloni mereka. Kata tersebut berasal dari kata Latin centimus[1] yang artinya bagian keseratus. Mata uang Spanyol utama (pra-euro) adalah peseta yang terbagi dalam 100 céntimo. Di Portugal, mata uangnya adalah real dan kemudian escudo sampai mata uang tersebut juga digantikan oleh euro. Di komunitas Eropa, sen...

 

Government cheese

Commodity cheese controlled by the government of the United States For the UK World War 2 cheese known as government cheddar, see Cheddar cheese. Three packages of government cheese. Government cheese is processed cheese provided to welfare beneficiaries, Food Stamp recipients, and the elderly receiving Social Security in the United States, as well as to food banks and churches. This processed cheese was used in military kitchens during World War II and has been used in schools since the 1950...

 

Daniil Trifonov

Daniil TrifonovTrifonov di Carnegie Hall tahun 2017LahirDaniil Olegovich Trifonov05 Maret 1991 (umur 33)Nizhny NovgorodPekerjaanPianist dan KomposerTahun aktif2006 - sekarangSuami/istriJudith Ramirez ​(m. 2017)​PenghargaanPenghargaan Grammy untuk Solo Instrumental Klasik TerbaikKarier musikGenreMusik klasik, JazzInstrumenPianoLabelDeutsche Grammophon, Decca Records, Dux Records, Mariinsky, Fryderyk Chopin InstituteSitus webdaniiltrifonov.com Daniil Oleg...

1987 Tennessee Volunteers football team

American college football season 1987 Tennessee Volunteers footballPeach Bowl championPeach Bowl, W 27–22 vs. IndianaConferenceSoutheastern ConferenceRankingCoachesNo. 13APNo. 14Record10–2–1 (4–1–1 SEC)Head coachJohnny Majors (11th season)Offensive coordinatorWalt Harris (5th season)Defensive coordinatorKen Donahue (3rd season)Captains Harry Galbreath Kelly Ziegler Home stadiumNeyland StadiumSeasons← 19861988 → 1987 Southeastern Co...

 

Happy Meal

A Cajita Feliz Happy Meal box Happy Meal adalah makanan anak-anak yang biasanya dijual di jaringan restoran cepat saji Amerika McDonald's sejak Juni 1979.[1] Sebuah mainan kecil atau buku disertakan dengan makanan, yang keduanya biasanya dimasukkan ke dalam kotak karton merah dengan wajah tersenyum kuning dan logo McDonald's. Kemasan dan mainan sering kali merupakan bagian dari ikatan pemasaran dengan serial televisi, film, atau mainan yang ada. Happy Meal berisi item utama (hamburger...

 

Lew Kelly

Lew KellyKelly dalam Winds of the Wasteland (1936)Lahir(1879-08-24)24 Agustus 1879St. Louis, Missouri, Amerika SerikatMeninggal10 Juni 1944(1944-06-10) (umur 64)Los Angeles, California, Amerika SerikatMakamCaliforniaPekerjaanPemeranTahun aktif1928–1944 Lew Kelly (24 Agustus 1879 – 10 Juni 1944) adalah seorang pemeran film dan panggung Amerika Serikat. Ia tampil dalam lebih dari 200 film antara 1928 dan 1944. Ia lahir dengan nama Louis Kelly di St. Louis, Missouri,...

Marumo Medal, Class I

AwardMarumo Medal, Class ITypeMilitary decoration for meritCountry BophuthatswanaPresented bythe State PresidentStatusDiscontinued in 1994Established1988Ribbon bar BDF pre-1994 & SANDF post-2002 orders of wearNext (higher)BDF precedence: Defence Force Merit Medal SANDF precedence: Sandile Medal Next (lower)BDF succession: Defence Force Commendation Medal SANDF succession: Merit Medal in Silver The Marumo Medal, Class I was instituted by the State President of the Republic of Bo...

 

圣佩德罗-达乌尼昂

圣佩德罗-达乌尼昂São Pedro da União市镇圣佩德罗-达乌尼昂在巴西的位置坐标：21°07′37″S 46°36′54″W / 21.1269°S 46.615°W / -21.1269; -46.615国家巴西州米纳斯吉拉斯州面积 • 总计258.511 平方公里（99.812 平方英里）海拔932 公尺（3,058 英尺）人口 • 總計5,291人 • 密度20.5人/平方公里（53人/平方英里） 圣佩德罗-达乌尼昂（葡�...