In der Astronomie und Kosmologie ist dunkle Sache ein zurzeit unbekannter Typ der Sache, die Hypothese aufgestellt ist, für einen großen Teil der Gesamtmasse im Weltall verantwortlich zu sein. Dunkle Sache weder strahlt aus noch absorbiert Licht oder andere elektromagnetische Radiation, und kann direkt mit Fernrohren so nicht gesehen werden. Wie man schätzt, setzt dunkle Sache 83 % der Sache im Weltall und 23 % der Massenenergie ein.

Dunkle Sache ist zur Aufmerksamkeit von Astrophysikern wegen Diskrepanzen zwischen der Masse von großen astronomischen Gegenständen gekommen, die von ihren Gravitationseffekten und von der "Leuchtsache berechneter Masse bestimmt sind", sie enthalten; solcher als Sterne, Benzin und Staub. Wie man zuerst verlangte, ist es von Jan Oort 1932 für die Augenhöhlengeschwindigkeiten von Sternen in der Milchstraße und Fritz Zwicky 1933 verantwortlich gewesen, um für Beweise der "fehlenden Masse" in den Augenhöhlengeschwindigkeiten von Milchstraßen in Trauben verantwortlich zu sein. Nachher haben andere Beobachtungen die Anwesenheit der dunklen Sache im Weltall, einschließlich der Rotationsgeschwindigkeiten von Milchstraßen, Gravitationslensing von Hintergrundgegenständen durch Milchstraße-Trauben wie die Kugel-Traube und der Temperaturvertrieb von heißem Benzin in Milchstraßen und Trauben von Milchstraßen angezeigt. Gemäß der Einigkeit unter Kosmologen, wie man glaubt, wird dunkle Sache in erster Linie eines neuen zusammengesetzt, noch nicht, Typ der subatomaren Partikel charakterisiert.

Die Suche nach dieser Partikel, durch eine Vielfalt der Mittel, ist eine der Hauptanstrengungen in der Partikel-Physik heute.

Obwohl die Existenz der dunklen Sache allgemein von der wissenschaftlichen Hauptströmungsgemeinschaft akzeptiert wird, sind mehrere alternative Theorien vorgeschlagen worden, um zu versuchen, die Anomalien zu erklären, für die dunkle Sache beabsichtigt ist, um verantwortlich zu sein.

Übersicht

Die Existenz der dunklen Sache wird aus Gravitationseffekten auf die sichtbare Sache und Gravitationslensing der Hintergrundradiation abgeleitet und wurde ursprünglich Hypothese aufgestellt, für Diskrepanzen zwischen Berechnungen der Masse von Milchstraßen verantwortlich zu sein, Trauben von Milchstraßen und dem kompletten Weltall haben dynamische und allgemeine relativistische Mittel und Berechnungen gemacht, die auf der Masse der sichtbaren "Leucht"-Sache gestützt sind, die diese Gegenstände enthalten: Sterne und das Benzin und der Staub des interstellaren und intergalaktischen Mediums.

Die am weitesten akzeptierte Erklärung für diese Phänomene besteht darin, dass dunkle Sache besteht, und dass sie am wahrscheinlichsten aus schweren Partikeln zusammengesetzt wird, die nur durch den Ernst und vielleicht die schwache Kraft aufeinander wirken; jedoch sind abwechselnde Erklärungen vorgeschlagen worden, und es gibt noch nicht genügend experimentelle Beweise, um zu bestimmen, der richtig ist. Viele Experimente, um vorgeschlagene dunkle Sache-Partikeln durch Nichtgravitationsmittel zu entdecken, sind laufend.

Gemäß Beobachtungen von Strukturen, die größer sind als Sonnensysteme, sowie Urknall-Kosmologie, hat unter den Gleichungen von Friedmann und den FLRW metrischen, dunklen Sache-Rechnungen für 23 % des Massenenergie-Inhalts des erkennbaren Weltalls gedolmetscht. Im Vergleich ist gewöhnliche Sache für nur 4.6 % des Massenenergie-Inhalts des erkennbaren Weltalls mit dem Rest verantwortlich, der der dunklen Energie zuzuschreibend ist. Von diesen Zahlen setzt dunkle Sache 83 %, (23 / (23+4.6)) der Sache im Weltall ein, wohingegen gewöhnliche Sache nur 17 % zusammensetzt.

Dunkle Sache spielt eine Hauptrolle im modernsten Modellieren der Struktur-Bildung und Milchstraße-Evolution, und hat messbare Effekten auf den im kosmischen Mikrowellenhintergrund beobachteten anisotropies. Alle diese Linien von Beweisen weisen darauf hin, dass Milchstraßen, Trauben von Milchstraßen und das Weltall als Ganzes viel mehr Sache enthalten als das, was mit elektromagnetischer Radiation aufeinander wirkt.

So wichtig, wie, wie man denkt, dunkle Sache im Weltall ist, sind unmittelbarer Beweis seiner Existenz und ein konkretes Verstehen seiner Natur schwer erfassbar geblieben. Obwohl die Theorie der dunklen Sache die am weitesten akzeptierte Theorie bleibt, die Anomalien in der beobachteten galaktischen Folge zu erklären, sind einige alternative theoretische Annäherungen entwickelt worden, die weit gehend in die Kategorien von modifizierten Gravitationsgesetzen und Quant Gravitationsgesetze fallen.

Baryonic und nonbaryonic dunkle Sache

Ein kleines Verhältnis der dunklen Sache kann baryonic dunkle Sache sein: Astronomische Körper, wie massiver Kompaktring protestiert, die aus der gewöhnlichen Sache zusammengesetzt werden, aber die wenig oder keine elektromagnetische Radiation ausstrahlen. Die Konsistenz mit anderen Beobachtungen zeigt an, dass die große Mehrheit der dunklen Sache im Weltall baryons nicht sein kann, und so aus Atomen nicht gebildet wird. Es kann auch mit gewöhnlicher Sache über elektromagnetische Kräfte nicht aufeinander wirken; insbesondere dunkle Sache-Partikeln tragen keine elektrische Anklage. Die nonbaryonic dunkle Sache schließt neutrinos, und vielleicht hypothetische Entitäten wie axions oder supersymmetrische Partikeln ein. Verschieden von der baryonic dunklen Sache, nonbaryonic dunkle Sache trägt zur Bildung der Elemente im frühen Weltall ("Urknall nucleosynthesis") nicht bei, und so wird seine Anwesenheit nur über seine Gravitationsanziehungskraft offenbart. Außerdem, wenn, dessen Partikeln es zusammengesetzt wird, supersymmetrisch sind, können sie Vernichtungswechselwirkungen mit sich erleben, auf erkennbare Nebenprodukte wie Fotonen und neutrinos ("indirekte Entdeckung") hinauslaufend.

Dunkle Sache von Nonbaryonic wird in Bezug auf die Masse der Partikel (N) klassifiziert, die, wie man annimmt, es, und/oder die typische Geschwindigkeitsstreuung jener Partikeln zusammensetzt (da sich massivere Partikeln langsamer bewegen). Es gibt drei prominente Hypothesen auf der nonbaryonic dunklen Sache, genannt Hot Dark Matter (HDM), Warm Dark Matter (WDM) und Cold Dark Matter (CDM); eine Kombination von diesen ist auch möglich. Die am weitesten besprochenen Modelle für die nonbaryonic dunkle Sache basieren auf der Kalten Dunklen Sache-Hypothese, und, wie man meistens annimmt, ist die entsprechende Partikel eine schwach aufeinander wirkende massive Partikel (WIMP). Heiße dunkle Sache könnte aus (massivem) neutrinos bestehen. Kalte dunkle Sache würde "von unten nach oben" Bildung der Struktur im Weltall führen, während heiße dunkle Sache auf ein "verfeinerndes" Bildungsdrehbuch hinauslaufen würde.

Beobachtungsbeweise

Die erste Person, um Beweise zur Verfügung zu stellen und die Anwesenheit der dunklen Sache abzuleiten, war holländischer Astronom Jan Oort 1932, als sie Sternbewegungen in der lokalen galaktischen Nachbarschaft studiert hat, die kurz vom schweizerischen Astrophysiker Fritz Zwicky vom Institut von Kalifornien für die Technologie 1933, gefolgt ist, das Trauben von Milchstraßen studiert hat. Zwicky hat den virial Lehrsatz auf die Koma-Traube von Milchstraßen angewandt und hat Beweise der ungesehenen Masse erhalten. Zwicky hat die Gesamtmasse der Traube geschätzt, die auf den Bewegungen von Milchstraßen in der Nähe von seinem Rand gestützt ist, und hat diese Schätzung mit einem basiertem auf der Zahl von Milchstraßen und Gesamthelligkeit der Traube verglichen. Er hat gefunden, dass dort Masse ungefähr 400mal mehr geschätzt wurde, als visuell erkennbar war. Der Ernst der sichtbaren Milchstraßen in der Traube würde für solche schnellen Bahnen zu klein sein, so war etwas Zusätzliches erforderlich. Das ist als das "fehlende Massenproblem" bekannt. Gestützt auf diesen Beschlüssen hat Zwicky abgeleitet, dass es eine nichtsichtbare Form der Sache geben muss, die genug von der Masse und dem Ernst zur Verfügung stellen würde, um die Traube zusammenzuhalten.

Viele der Beweise für die dunkle Sache kommen aus der Studie der Bewegungen von Milchstraßen. Viele von diesen scheinen, ziemlich gleichförmig zu sein, so durch den virial Lehrsatz sollte die kinetische Gesamtenergie Hälfte der Gesamtgravitationsbindungsenergie der Milchstraßen sein. Experimentell, jedoch, wie man findet, ist die kinetische Gesamtenergie viel größer: Insbesondere das Annehmen der Gravitationsmasse ist wegen nur der sichtbaren Sache der Milchstraße, vom Zentrum von Milchstraßen weite Sterne haben viel höhere Geschwindigkeiten als vorausgesagt durch den virial Lehrsatz. Galaktische Folge-Kurven, die die Geschwindigkeit der Folge gegen die Entfernung vom galaktischen Zentrum illustrieren, können durch nur die sichtbare Sache nicht erklärt werden. Das Annehmen, dass das sichtbare Material nur einen kleinen Teil der Traube zusammensetzt, ist die aufrichtigste Weise, dafür verantwortlich zu sein. Milchstraßen zeigen Zeichen, größtenteils aus einem grob kugelförmig symmetrischen, zentral konzentrierten Ring der dunklen Sache mit der sichtbaren Sache zusammengesetzt zu werden, die in einer Scheibe am Zentrum konzentriert ist. Niedrige Oberflächenhelligkeitszwergmilchstraßen sind wichtige Informationsquellen, um dunkle Sache zu studieren, weil sie ein ungewöhnlich niedriges Verhältnis der sichtbaren Sache zur dunklen Sache haben, und wenige helle Sterne am Zentrum haben, das Beobachtungen der Folge-Kurve von abgelegenen Sternen sonst verschlechtern würde.

Lensing Gravitationsbeobachtungen von Milchstraße-Trauben erlauben direkte Schätzungen der Gravitationsmasse, die auf seiner Wirkung auf das Licht von Hintergrundmilchstraßen gestützt ist, da große Sammlungen der Sache (dunkel oder sonst) Licht Gravitations-ablenken werden. In Trauben wie Abell 1689, lensing Beobachtungen bestätigen die Anwesenheit von beträchtlich mehr Masse, als es durch das Licht der Trauben allein angezeigt wird. In der Kugel-Traube, lensing Beobachtungen zeigen, dass so viel von der lensing Masse vom Röntgenstrahl-Ausstrahlen baryonic Masse getrennt wird.

Galaktische Folge-Kurven

Seit 40 Jahren nach den anfänglichen Beobachtungen von Zwicky haben keine anderen Bekräftigen-Beobachtungen angezeigt, dass die Masse zum leichten Verhältnis etwas anderes war als Einheit. Dann, gegen Ende der 1960er Jahre und Anfang der 1970er Jahre, hat Vera Rubin, ein junger Astronom an der Abteilung des Landmagnetismus an der Einrichtung von Carnegie Washingtons, Ergebnisse präsentiert, die auf einem neuen empfindlichen Spektrographen gestützt sind, der die Geschwindigkeitskurve des Randes - auf spiralförmigen Milchstraßen zu einem größeren Grad der Genauigkeit messen konnte, als es jemals vorher erreicht worden war. Zusammen mit dem Mitmitarbeiter Kent Ford hat Rubin auf einer 1975-Sitzung der amerikanischen Astronomischen Gesellschaft die Entdeckung bekannt gegeben, dass die meisten Sterne in der spiralförmigen Milchstraße-Bahn mit grob derselben Geschwindigkeit, die angedeutet hat, dass ihre Massendichten gut außer den Positionen mit den meisten Sternen (die galaktische Beule), ein 1978 unabhängig gefundenes Ergebnis gleichförmig waren. Eine einflussreiche Zeitung hat präsentiert diese laufen auf 1980 hinaus. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass entweder Newtonischer Ernst allgemein nicht gilt, oder der, konservativ, aufwärts 50 % der Masse von Milchstraßen im relativ dunklen galaktischen Ring enthalten wurde. Entsprochen mit der Skepsis hat Rubin darauf bestanden, dass die Beobachtungen richtig waren. Schließlich haben andere Astronomen begonnen, ihre Arbeit zu bekräftigen, und es ist bald fest geworden, dass die meisten Milchstraßen tatsächlich durch die "dunkle Sache" beherrscht wurden:

• Milchstraßen von Low Surface Brightness (LSB). LSBs sind wahrscheinlich überall dunkel Sache-beherrscht mit den beobachteten Sternbevölkerungen, die nur einen kleinen Beitrag zu Folge-Kurven leisten. Solch ein Eigentum ist äußerst wichtig, weil es erlaubt, die Schwierigkeiten zu vermeiden, die mit dem deprojection und der Loslösung der dunklen und sichtbaren Beiträge zu den Folge-Kurven vereinigt sind.
• Spiralförmige Milchstraßen. Folge-Kurven sowohl von niedrigen als auch von hohen Oberflächenlichtstärke-Milchstraßen scheinen, ein universales Dichte-Profil anzudeuten, das als die Summe einer dünnen Exponentialsternplatte und ein kugelförmiger dunkler Sache-Ring mit einem flachen Kern des Radius r und der Dichte ρ = 4.5 × 10 (r/kpc) Mpc ausgedrückt werden kann (hier, zeigt M eine Sonnenmasse, 2 × 10 Kg an).
• Elliptische Milchstraßen. Einige elliptische Milchstraßen zeigen Beweise für die dunkle Sache über starken Gravitationslensing, Röntgenstrahl-Beweise offenbaren die Anwesenheit verlängerter Atmosphären von heißem Benzin, die die dunklen Ringe von isoliertem ellipticals füllen, und dessen hydrostatische Unterstützung Beweise für die dunkle Sache zur Verfügung stellt. Andere ellipticals haben niedrige Geschwindigkeiten in ihrem Stadtrand (verfolgt zum Beispiel durch planetarische Nebelflecke) und wurden interpretiert als, dunkle Sache-Ringe zu nicht haben. Jedoch zeigen Simulationen von Plattenmilchstraße-Fusionen an, dass Sterne durch Gezeitenkräfte von ihren ursprünglichen Milchstraßen während des ersten nahen Durchgangs gerissen und aus dem Amt geschieden Schussbahnen angezogen wurden, die niedrigen Geschwindigkeiten sogar mit einem DM-Ring erklärend. Mehr Forschung ist erforderlich, um diese Situation zu klären.

Bemerken Sie, dass vorgetäuschte DM-Ringe bedeutsam steilere Dichte-Profile haben (Hauptspitzen habend), als es aus Beobachtungen abgeleitet wird, der ein Problem für kosmologische Modelle mit der dunklen Sache an der kleinsten Skala von Milchstraßen bezüglich 2008 ist. Das kann nur ein Problem der Entschlossenheit sein: Sternbildende Gebiete, die den dunklen Sache-Vertrieb über Ausflüsse von Benzin verändern könnten, sind zu klein gewesen, um sich aufzulösen und gleichzeitig mit größeren dunklen Sache-Klumpen zu modellieren. Eine neue Simulation einer Zwergmilchstraße, die diese sternbildenden Gebiete auflöst, hat berichtet, dass starke Ausflüsse von supernovae Benzin des niedrigen winkeligen Schwungs entfernen, das die Bildung einer galaktischen Beule hemmt und die dunkle Sache-Dichte zur weniger als Hälfte dessen vermindert, was es im zentralen kiloparsec gewesen wäre. Diese Simulierungsvorhersagen — bulgeless und mit seichten dunklen Hauptsache-Profilen — entsprechen nah zu Beobachtungen von wirklichen Zwergmilchstraßen. Es gibt keine solche Diskrepanzen an den größeren Skalen von Trauben von Milchstraßen und oben, oder in den Außengebieten von Ringen von Milchstraßen.

Ausnahmen zu diesem allgemeinen Bild von DM-Ringen für Milchstraßen scheinen, Milchstraßen mit Verhältnissen der Masse zum Licht in der Nähe von diesem von Sternen zu sein. Nachfolgend darauf sind zahlreiche Beobachtungen gemacht worden das zeigt wirklich die Anwesenheit der dunklen Sache in verschiedenen Teilen des Weltalls, wie beschrieben, in diesem Artikel wie Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds Supernova an, die als Entfernungsmaßnahmen, Gravitationslensing an verschiedenen Skalen und vieler Typen des Himmel-Überblicks verwendet sind. Zusammen mit den Ergebnissen von Rubin für spiralförmige Milchstraßen und die Arbeit von Zwicky an Milchstraße-Trauben haben sich die Beobachtungsbeweise für die dunkle Sache im Laufe der Jahrzehnte zum Punkt versammelt, dass heute die meisten Astrophysiker seine Existenz akzeptieren. Als ein Vereinheitlichen-Konzept ist dunkle Sache eine der dominierenden Eigenschaften, die in der Analyse von Strukturen auf der Ordnung der galaktischen Skala betrachtet sind und größer sind.

Geschwindigkeitsstreuungen von Milchstraßen

In der Astronomie, die Geschwindigkeitsstreuung σ, ist die Reihe von Geschwindigkeiten über die Mittelgeschwindigkeit für eine Gruppe von Gegenständen wie eine Traube von Sternen über eine Milchstraße.

Die Pionierarbeit von Rubin hat die Zeit überdauert. Maßen von Geschwindigkeitskurven in spiralförmigen Milchstraßen wurde bald mit Geschwindigkeitsstreuungen von elliptischen Milchstraßen gefolgt. Während sie manchmal mit niedrigeren Verhältnissen der Masse zum Licht erscheinen, zeigen Maße von ellipticals noch einen relativ hohen dunklen Sache-Inhalt an. Ebenfalls zeigen Maße des weitschweifigen interstellaren am Rand von Milchstraßen gefundenen Benzins nicht nur dunklen Sache-Vertrieb an, der sich außer der sichtbaren Grenze der Milchstraßen ausstreckt, sondern auch dass die Milchstraßen virialized (d. h. Gravitations-gebunden mit Geschwindigkeiten entsprechend vorausgesagten Augenhöhlengeschwindigkeiten der allgemeinen Relativität) bis zu zehnmal ihre sichtbaren Radien sind. Das hat die Wirkung, die dunkle Sache als ein Bruchteil der Summe der angezogen werdenden Sache von 50 % hochzuschieben, die von Rubin zum jetzt akzeptierten Wert von fast 95 % gemessen sind.

Es gibt Plätze, wo dunkle Sache scheint, ein kleiner bildender oder völlig abwesendes zu sein. Kugelförmige Trauben zeigen wenige Beweise, dass sie dunkle Sache enthalten, obwohl ihre Augenhöhlenwechselwirkungen mit Milchstraßen wirklich Beweise für die galaktische dunkle Sache zeigen. Für einige Zeit sind Maße des Geschwindigkeitsprofils von Sternen geschienen, Konzentration der dunklen Sache in der Platte der Milchstraße-Milchstraße jedoch anzuzeigen, jetzt scheint es, dass die hohe Konzentration der baryonic Sache in der Platte der Milchstraße (besonders im interstellaren Medium) für diese Bewegung verantwortlich sein kann. Wie man denkt, sehen Milchstraße-Massenprofile sehr verschieden von den leichten Profilen aus. Das typische Modell für dunkle Sache-Milchstraßen ist ein glatter, kugelförmiger Vertrieb in virialized halos. Solcher würde der Fall sein müssen, um kleine (stellare) dynamische Effekten zu vermeiden. Neue Forschung hat im Januar 2006 von der Universität Massachusetts berichtet Amherst würde das vorher mysteriöse Verziehen in der Platte der Milchstraße durch die Wechselwirkung der Großen und Kleinen Magellanic Wolken und der vorausgesagten 20 Falte-Zunahme in der Masse der Milchstraße erklären, die dunkle Sache in Betracht zieht.

2005 haben Astronomen von der Universität von Cardiff behauptet, eine Milchstraße gemacht fast völlig aus der dunklen Sache, 50 Millionen Lichtjahre weg in der Traube von Jungfrau zu entdecken, die VIRGOHI21 genannt wurde. Ungewöhnlich scheint VIRGOHI21 nicht, irgendwelche sichtbaren Sterne zu enthalten: Es wurde mit Radiofrequenzbeobachtungen von Wasserstoff gesehen. Gestützt auf Folge-Profilen schätzen die Wissenschaftler ein, dass dieser Gegenstand etwa 1000mal dunklere Sache enthält als Wasserstoff und eine Gesamtmasse ungefähr 1/10 diese der Milchstraße-Milchstraße hat, in der wir leben. Zum Vergleich, wie man schätzt, hat die Milchstraße ungefähr 10mal so viel dunkle Sache wie gewöhnliche Sache. Modelle des Urknalls und der Struktur-Bildung haben darauf hingewiesen, dass solche dunklen Milchstraßen im Weltall sehr üblich sein sollten, aber niemand war vorher entdeckt worden. Wenn die Existenz dieser dunklen Milchstraße bestätigt wird, stellt es starke Beweise für die Theorie der Milchstraße-Bildung zur Verfügung und wirft Probleme für alternative Erklärungen der dunklen Sache auf.

Es gibt einige Milchstraßen, deren Geschwindigkeitsprofil eine Abwesenheit der dunklen Sache, wie NGC 3379 anzeigt.

Es gibt Beweise, dass es 10 bis 100 Male weniger kleine Milchstraßen gibt als erlaubt dadurch, was die dunkle Sache-Theorie der Milchstraße-Bildung voraussagt. Das ist als das Zwergmilchstraße-Problem bekannt.

Milchstraße-Trauben und Gravitationslensing

Eine Gravitationslinse wird gebildet, wenn das Licht von einer sehr entfernten, hellen Quelle (wie ein Quasar) um einen massiven Gegenstand (wie eine Traube von Milchstraßen) zwischen dem Quellgegenstand und dem Beobachter "gebogen" wird. Der Prozess ist als Gravitationslensing bekannt.

Dunkle Sache betrifft Milchstraße-Trauben ebenso. Röntgenstrahl-Maße von heißem Intratraube-Benzin entsprechen nah zu den Beobachtungen von Zwicky von Verhältnissen der Masse zum Licht für große Trauben von fast 10 bis 1. Viele der Experimente der Chandra Röntgenstrahl-Sternwarte verwenden diese Technik, um die Masse von Trauben unabhängig zu bestimmen.

Die Milchstraße-Traube Abell 2029 wird aus Tausenden von Milchstraßen zusammengesetzt, die in einer Wolke von heißem Benzin und einem Betrag der dunklen zu mehr als 10 Sonnen gleichwertigen Sache eingewickelt sind. Am Zentrum dieser Traube ist eine enorme, Milchstraße in der elliptischen Form, die, wie man denkt, von den Fusionen von vielen kleineren Milchstraßen gebildet worden ist. Wie man gefunden hat, sind die gemessenen Augenhöhlengeschwindigkeiten von Milchstraßen innerhalb von galaktischen Trauben mit dunklen Sache-Beobachtungen im Einklang stehend gewesen.

Ein anderes wichtiges Werkzeug für zukünftige dunkle Sache-Beobachtungen ist Gravitationslensing. Lensing verlässt sich auf die Effekten der allgemeinen Relativität, Massen vorauszusagen, ohne sich auf die Dynamik zu verlassen, und ist auch ein völlig unabhängiges Mittel, die dunkle Sache zu messen. Starker lensing, die beobachtete Verzerrung von Hintergrundmilchstraßen in Kreisbogen, wenn das Licht eine Gravitationslinse durchführt, ist um einige entfernte Trauben einschließlich Abell 1689 (geschildertes Recht) beobachtet worden. Durch das Messen der Verzerrungsgeometrie kann die Masse der Traube, die die Phänomene verursacht, erhalten werden. In den Dutzenden von Fällen, wo das getan worden ist, entsprechen die erhaltenen Verhältnisse der Masse zum Licht den dynamischen dunklen Sache-Maßen von Trauben.

Eine Technik ist über genannten schwachen Gravitationslensing der letzten 10 Jahre entwickelt worden, der auf Minutenverzerrungen von Milchstraßen schaut, die in riesengroßen Milchstraße-Überblicken wegen Vordergrundgegenstände durch statistische Analysen beobachtet sind. Durch das Überprüfen des offenbaren scheren Deformierung der angrenzenden Hintergrundmilchstraßen, Astrophysiker können den Mittelvertrieb der dunklen Sache durch statistische Mittel charakterisieren und haben Verhältnisse der Masse zum Licht gefunden, die dunklen durch andere groß angelegte Struktur-Maße vorausgesagten Sache-Dichten entsprechen. Die Ähnlichkeit der zwei Gravitationslinse-Techniken zu anderen dunklen Sache-Maßen hat fast alle Astrophysiker überzeugt, dass dunkle Sache wirklich als ein Hauptbestandteil der Zusammensetzung des Weltalls besteht.

Die direktesten Beobachtungsbeweise bis heute für die dunkle Sache sind in einem als die Kugel-Traube bekannten System. In den meisten Gebieten des Weltalls werden dunkle Sache und sichtbares Material zusammen, wie erwartet, wegen ihrer gegenseitigen Gravitationsanziehungskraft gefunden. In der Kugel-Traube scheint eine Kollision zwischen zwei Milchstraße-Trauben, eine Trennung der dunklen Sache und baryonic Sache verursacht zu haben. Röntgenstrahl-Beobachtungen zeigen, dass so viel von der baryonic Sache (in der Form von 10-10 Benzin von Kelvin oder Plasma) im System im Zentrum des Systems konzentriert wird. Elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen vorübergehenden Gaspartikeln haben sie veranlasst, sich zu verlangsamen und sich in der Nähe vom Punkt des Einflusses niederzulassen. Jedoch zeigen schwache lensing Gravitationsbeobachtungen desselben Systems, dass so viel von der Masse außerhalb des Hauptgebiets von baryonic Benzin wohnt. Weil dunkle Sache durch elektromagnetische Kräfte nicht aufeinander wirkt, würde sie ebenso als der Röntgenstrahl sichtbares Benzin nicht verlangsamt worden sein, so haben die dunklen Sache-Bestandteile der zwei Trauben einander durchgeführt, ohne sich wesentlich zu verlangsamen. Das ist für die Trennung verantwortlich. Verschieden von den galaktischen Folge-Kurven sind diese Beweise für die dunkle Sache der Details des Newtonischen Ernstes unabhängig, so, wie man fordert, ist es unmittelbarer Beweis der Existenz der dunklen Sache.

Eine andere Milchstraße-Traube, die als das Zugwrack Cluster/Abell 520 bekannt ist, scheint, einen ungewöhnlich massiven und dunklen Kern zu haben, der wenige der Milchstraßen der Traube enthält, der Probleme für dunkle Standardsache-Modelle aufwirft.

Das kann durch den dunklen Kern erklärt werden, der wirklich ein langer, niedrige Dichte dunkler Sache-Glühfaden ist (wenige Milchstraßen enthaltend), entlang der Gesichtslinie, die auf den Traube-Kern geplant ist.

Das beobachtete Verhalten der dunklen Sache in Trauben beschränkt, ob und wie viel dunkle Sache-Streuungen von anderen dunklen Sache-Partikeln, gemessen als seine Selbstwechselwirkung Abteilung durchqueren. Einfacher besteht die Frage darin, ob die dunkle Sache Druck hat, und so als eine vollkommene Flüssigkeit beschrieben werden kann.

Der Vertrieb der Masse (und so dunkle Sache) in Milchstraße-Trauben ist verwendet worden, um für und gegen zu streiten

die Existenz der bedeutenden Selbstwechselwirkung in der dunklen Sache.

Spezifisch zeigt der Vertrieb der dunklen Sache in sich verschmelzenden Trauben wie die Kugel-Traube dass dunkle Sache-Streuungen von anderen dunklen Sache-Partikeln nur sehr schwach wenn überhaupt. </br>

Institut von Massachusetts für Simona Vegetti der Technologie und ihre Mannschaft von Forschern haben die entfernteste Zwergmilchstraße jemals entdeckt, die vor ungefähr 9.8 Milliarden Jahren während des Zeitalters von Quasaren bestanden hat. Wie man glaubt, sind diese winzigen Zwergmilchstraßen die Bausteine von größeren Milchstraßen, und so sollten sie im Weltall reichlich sein, aber Schwierigkeiten sind in der Suche nach solchen Gegenständen gegenübergestanden. Das ist nur das zweite Mal, als eine Zwergmilchstraße außer unserer Local Group von Milchstraßen entdeckt worden ist. Sogar in unserer Milchstraße, der Milchstraße, sind Zwergmilchstraßen schwierig zu entdecken. Computermodelle weisen darauf hin, dass die Milchstraße-Milchstraße ungefähr 10,000 Zwergmilchstraßen, aber nicht die 30 veranstalten sollte, die gefunden worden sind. </br> Vegetti und ihre Mannschaft von Forschern hat lensing Gravitationsbeweise einer Zwergmilchstraße mitten in einer massiven, entfernten elliptischen Milchstraße, JVAS B1938+666 gefunden. </br>

Kosmischer Mikrowellenhintergrund

Die Entdeckung und Bestätigung der Radiation des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) sind 1964 vorgekommen.

Seitdem haben viele weitere Maße des CMB auch unterstützt und diese Theorie, vielleicht das berühmteste Wesen die NASA Kosmischer Hintergrundforscher (COBE) beschränkt. COBE hat eine restliche Temperatur von 2.726 K gefunden und 1992 hat zum ersten Mal die Schwankungen (anisotropies) im CMB, an einem Niveau von ungefähr einem Teil in 10 entdeckt. Während des folgenden Jahrzehnts CMB wurden anisotropies weiter durch eine Vielzahl von Boden-basierten und Ballon-Experimenten untersucht. Die primäre Absicht dieser Experimente war, die winkelige Skala der ersten akustischen Spitze des Macht-Spektrums des anisotropies zu messen, für den COBE genügend Entschlossenheit nicht hatte. In 2000-2001, mehrere Experimente, hat am meisten namentlich BOOMERanG gefunden, dass das Weltall fast durch das Messen der typischen winkeligen Größe (die Größe auf dem Himmel) des anisotropies räumlich flach war. Während der 1990er Jahre wurde die erste Spitze mit der zunehmenden Empfindlichkeit gemessen, und vor 2000 hat das Experiment von BOOMERanG berichtet, dass die höchsten Macht-Schwankungen an Skalen von etwa einem Grad vorkommen. Diese Maße sind im Stande gewesen, kosmische Schnuren als die Haupttheorie der kosmischen Struktur-Bildung auszuschließen und haben darauf hingewiesen, dass kosmische Inflation die richtige Theorie war.

Mehrere Boden-basierte interferometers haben Maße der Schwankungen mit der höheren Genauigkeit im Laufe der nächsten drei Jahre, einschließlich der Sehr Kleinen Reihe, Degree Angular Scale Interferometer (DASI) und Cosmic Background Imager (CBI) versorgt. DASI hat die erste Entdeckung der Polarisation des CMB gemacht, und der CBI hat das erste E-Weise-Polarisationsspektrum mit zwingenden Beweisen versorgt, dass es mit dem T-Weise-Spektrum gegenphasig ist. Der Nachfolger von COBE, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) hat die ausführlichsten Maße von (groß angelegtem) anisotropies im CMB bezüglich 2009 zur Verfügung gestellt. Die Maße von WMAP haben die Schlüsselrolle im Herstellen des aktuellen Standardmodells der Kosmologie, nämlich das Modell des Lambdas-CDM, ein flaches Weltall gespielt, das durch die dunkle Energie beherrscht ist, die durch die dunkle Sache ergänzt ist

und Atome mit Dichte-Schwankungen, die von Gaussian entsamt sind, adiabatisch, erklettern fast invariant

Prozess. Die grundlegenden Eigenschaften dieses Weltalls werden durch fünf Zahlen bestimmt: die Dichte von

Sache, die Dichte von Atomen, das Alter des Weltalls (oder gleichwertig, Hubble unveränderlicher

heute), der Umfang der anfänglichen Schwankungen und ihre Skala-Abhängigkeit. Dieses Modell verlangt auch eine Periode der kosmischen Inflation. Die WMAP Daten haben tatsächlich mehrere kompliziertere kosmische Inflationsmodelle ausgeschlossen, obwohl, dasjenige im Lambda-CDM unter anderen unterstützend.

In der Zusammenfassung muss eine erfolgreiche Urknall-Kosmologie-Theorie mit allen verfügbaren astronomischen Beobachtungen (bekannt als das Übereinstimmungsmodell), insbesondere der CMB ausrüsten. In der Kosmologie wird der CMB als Reliquie-Radiation vom Urknall, ursprünglich an Tausenden von Graden kelvin, aber rot ausgewechselt unten zur Mikrowelle durch die Vergrößerung des Weltalls im Laufe der letzten dreizehn Milliarden Jahre erklärt. Die anisotropies im CMB werden als akustische Schwingungen im Plasma des Fotons-baryon erklärt (vor der Emission des CMB nach den Fotonen decouple vom baryons in 379,000 Jahren nach dem Urknall), wessen Wiederherstellung der Kraft Ernst ist. Gewöhnliche (baryonic) Sache wirkt stark mit der Radiation aufeinander, wohingegen, definitionsgemäß, dunkle Sache tut nicht — obwohl beide die Schwingungen durch ihren Ernst betreffen — so werden die zwei Formen der Sache verschiedene Effekten haben. Das Macht-Spektrum des CMB anisotropies zeigt einer großen Hauptsache aufeinander folgende kleinere und Maximalspitzen, aufgelöst unten zur dritten Spitze bezüglich 2009.. Die Hauptspitze erzählt Ihnen am meisten über die Dichte der baryonic Sache und der dritten Spitze am meisten über die Dichte der dunklen Sache (sieh Kosmischen Mikrowellenhintergrund radiation#Primary anisotropy).

Himmel-Überblicke und baryon akustische Schwingungen

Die akustischen Schwingungen im frühen Weltall (sieh die vorherige Abteilung), verlassen ihren Abdruck in der sichtbaren Sache durch das Sammeln von Baryon Acoustic Oscillation (BAO) in einem Weg, der mit Himmel-Überblicken wie der Sloan Digitalhimmel-Überblick und 2dF Milchstraße-Rotverschiebungsüberblick gemessen werden kann. Diese Maße sind mit denjenigen des CMB im Einklang stehend ist auf das WMAP Raumfahrzeug zurückzuführen gewesen, und beschränken Sie weiter das Lambda CDM vorbildliche und dunkle Sache. Bemerken Sie, dass die CMB Daten und die BAO Daten die akustischen Schwingungen an sehr verschiedenen Entfernungsskalen messen.

Typ Entfernungsmaße von Ia supernovae

Typ Ia supernovae kann als "Standardkerzen" verwendet werden, um extragalactic Entfernungen zu messen, und umfassende Dateien dieser supernovae können verwendet werden, um kosmologische Modelle zu beschränken. Sie beschränken die dunkle Energiedichte Ω = ~0.713 für eine Wohnung, Lambda CDM Weltall und der Parameter w für ein Quintessenz-Modell. Wieder sind die erhaltenen Werte mit denjenigen grob im Einklang stehend, die aus den WMAP Beobachtungen abgeleitet sind, und beschränken weiter das Lambda CDM Modell und (indirekt) dunkle Sache.

Lyman-Alpha-Wald

In der astronomischen Spektroskopie ist der Lyman-Alpha-Wald die Summe von Absorptionslinien, die aus dem Lyman-Alpha-Übergang des neutralen Wasserstoffs in den Spektren von entfernten Milchstraßen und Quasaren entstehen.

Beobachtungen des Lyman-Alpha-Waldes können auch verwendet werden, um kosmologische Modelle zu beschränken. Diese Einschränkungen sind wieder in Übereinstimmung mit denjenigen, die bei WMAP Daten erhalten sind.

Struktur-Bildung

Dunkle Sache ist für das Urknall-Modell der Kosmologie als ein Bestandteil entscheidend, der direkt zu Maßen der Rahmen entspricht, die mit Kosmologie-Lösungen von Friedmann der allgemeinen Relativität vereinigt sind. Insbesondere Maße des kosmischen Mikrowellenhintergrunds anisotropies entsprechen einer Kosmologie, wo viel von der Sache mit Fotonen schwächer aufeinander wirkt als die bekannten Kräfte, die leichte Wechselwirkungen zur baryonic Sache verbinden. Ebenfalls, ein bedeutender Betrag von non-baryonic, ist kalte Sache notwendig, um die groß angelegte Struktur des Weltalls zu erklären.

Beobachtungen weisen darauf hin, dass die Struktur-Bildung im Weltall hierarchisch mit den kleinsten Strukturen weitergeht, die zuerst und gefolgt von Milchstraßen und dann Trauben von Milchstraßen zusammenbrechen. Da die Strukturen im sich entwickelnden Weltall zusammenbrechen, beginnen sie, sich "zu entzünden", weil die baryonic Sache durch die Gravitationszusammenziehung anheizt und sich der Gegenstand hydrostatischem Druckregler nähert. Gewöhnliche baryonic Sache hatte eine zu hohe Temperatur und zu viel Druck verlassen vom Urknall, zusammenzubrechen und kleinere Strukturen wie Sterne über die Jeans-Instabilität zu bilden. Dunkle Sache handelt als ein compactor der Struktur. Dieses Modell entspricht nicht nur dem statistischen Vermessen der sichtbaren Struktur im Weltall sondern auch entspricht genau zu den dunklen Sache-Vorhersagen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Jedoch, im Detail, müssen einige Probleme noch einschließlich einer Abwesenheit von Satellitenmilchstraßen von Simulationen und Kernen der dunklen Sache halos gerichtet werden, die glatter scheinen als vorausgesagt.

Das von unten nach oben Modell der Struktur-Bildung verlangt, dass etwas wie kalte dunkle Sache erfolgreich ist. Große Computersimulationen von Milliarden von dunklen Sache-Partikeln sind verwendet worden, um zu bestätigen, dass das kalte dunkle Sache-Modell der Struktur-Bildung mit den Strukturen im Einklang stehend ist, die im Weltall durch Milchstraße-Überblicke, wie der Sloan Digitalhimmel-Überblick und 2dF Milchstraße-Rotverschiebungsüberblick, sowie Beobachtungen des Lyman-Alpha-Waldes beobachtet sind. Diese Studien sind im Konstruieren des Modells des Lambdas-CDM entscheidend gewesen, das die kosmologischen Rahmen einschließlich des Bruchteils des Weltalls misst, das aus baryons und dunkler Sache zusammengesetzt ist.

Geschichte der Suche nach seiner Zusammensetzung

Obwohl dunkle Sache durch viele astronomische Beobachtungen historisch abgeleitet worden war, ist seine Zusammensetzung lange spekulativ geblieben. Frühe Theorien der dunklen Sache, die auf verborgene schwere normale Gegenstände, wie schwarze Löcher, Neutronensterne konzentriert ist, schwaches altes Weiß ragt über, braun ragt als die möglichen Kandidaten für die dunkle Sache über, die insgesamt als MACHOS bekannt ist. Astronomische Überblicke haben gescheitert, genug von diesen verborgenen MACHOS zu finden. Einige hard-detect baryonic Sache, wie MACHOS und einige Formen von Benzin, wurden zusätzlich nachgesonnen, um einen Beitrag zum gesamten dunklen Sache-Inhalt zu leisten, aber Beweise haben solchen angezeigt würde nur einen kleinen Teil einsetzen.

Außerdem haben Daten von mehreren Linien anderer Beweise, einschließlich Milchstraße-Folge-Kurven, Gravitationslensing, Struktur-Bildung, und des Bruchteils von baryons in Trauben und dem Traube-Überfluss, der mit unabhängigen Beweisen für die baryon Dichte verbunden ist, angezeigt, dass 85-90 % der Masse im Weltall mit der elektromagnetischen Kraft nicht aufeinander wirken. Das "nonbaryonic dunkle Sache" ist durch seine Gravitationswirkung offensichtlich. Folglich war die meistens gehabte Ansicht, dass dunkle Sache in erster Linie non-baryonic, gemacht aus einer oder elementareren Partikeln außer den üblichen Elektronen, Protonen, Neutronen und bekanntem neutrinos ist. Die meistens vorgeschlagenen Partikeln sind dann axions, steriler neutrinos und SCHLAPPSCHWÄNZE geworden (Schwach Massive Partikeln, einschließlich neutralinos Aufeinander wirkend).

Der dunkle Sache-Bestandteil hat viel mehr Masse als der "sichtbare" Bestandteil des Weltalls. Nur ungefähr 4.6 % der Masse des Weltalls sind gewöhnliche Sache. Wie man denkt, werden ungefähr 23 % aus der dunklen Sache zusammengesetzt. Wie man denkt, bestehen die restlichen 72 % aus der dunklen Energie, einem noch fremderen Bestandteil, verteilt weitschweifig im Raum. Die Bestimmung der Natur dieser fehlenden Masse ist eines der wichtigsten Probleme in der modernen Kosmologie und Partikel-Physik. Es ist bemerkt worden, dass die Namen "dunkle Sache" und "dunkle Energie" hauptsächlich als Ausdrücke der menschlichen Unerfahrenheit, viel wie die Markierung von frühen Karten mit der "Erde inkognito" dienen.

Historisch waren drei Kategorien von dunklen Sache-Kandidaten verlangt worden. Die Kategorien kalt, warm, und heiß beziehen sich darauf, wie weit sich die Partikeln wegen zufälliger Bewegungen im frühen Weltall bewegen konnten, bevor sie sich wegen der Vergrößerung des Weltalls verlangsamt haben - wird das die "freie strömende Länge" genannt. Primordiale Dichte-Schwankungen, die kleiner sind als diese frei strömende Länge, werden gewaschen, als sich Partikeln vom überdichten bis underdense Gebiete bewegen, während Schwankungen, die größer sind als die frei strömende Länge, ungekünstelt sind; deshalb setzt diese frei strömende Länge eine minimale Skala für die Struktur-Bildung.

• Kalte dunkle Sache - protestiert mit einer frei strömenden Länge, die viel kleiner ist als ein protogalaxy
• Warme dunkle Sache - Partikeln mit einer frei strömenden einem protogalaxy ähnlichen Länge.
• Heiße dunkle Sache - Partikeln mit einer frei strömenden Länge, die viel größer ist als ein protogalaxy.

Obwohl eine vierte Kategorie bald betrachtet worden war, genannt hat dunkle Sache gemischt, sie wurde (von den 1990er Jahren) seit der Entdeckung der dunklen Energie schnell beseitigt.

Als ein Beispiel, Davis u. a. hat 1985 geschrieben:

Die vollen Berechnungen sind ziemlich technisch, aber eine ungefähre Trennungslinie ist dass "warme" dunkle Sache

Partikeln sind nichtrelativistisch geworden, als das Weltall etwa 1 Jahr alt und 1 millionste von seiner gegenwärtigen Größe war; die Horizont-Größe war dann 2 Lichtjahre, die sich zu 2 Millionen Lichtjahren heute ausbreiten würden (wenn es keine Struktur-Bildung gäbe).

Die wirkliche frei strömende Länge ist ungefähr 5mal größer als die obengenannte Länge seit dem Partikel-Geschwindigkeitszerfall weg umgekehrt mit dem Einteilungsfaktor, nachdem sie nichtrelativistisch werden; deshalb in diesem Beispiel würde die frei strömende Länge 10 Millionen Lichtjahren oder 3 Mpc heute entsprechen, der um die Größe ist, die durchschnittlich die Masse einer großen Milchstraße enthält.

An der obengenannten Rotverschiebung war die Temperatur 2.7 Millionen K, der eine durchschnittliche Foton-Energie von 250 Elektronvolt gibt, so setzt das eine typische Skala: Partikeln, die viel massiver sind als das, haben eine frei strömende Länge, die viel kleiner ist als eine Proto-Milchstraße (so kalte dunkle Sache), während viel leichtere Partikeln (z.B neutrinos der Masse ~ wenige eV) eine viel größere frei strömende Länge (so heiße dunkle Sache) haben.

Kalte dunkle Sache

Heute ist kalte dunkle Sache die einfachste Erklärung für die meisten kosmologischen Beobachtungen. "Kalte" dunkle Sache ist dunkle Sache, die aus Bestandteilen mit einer frei strömenden Länge zusammengesetzt ist, die viel kleiner ist als der Vorfahr einer Unruhe der Milchstraße-Skala. Das ist zurzeit das Gebiet vom größten Interesse für die dunkle Sache-Forschung, weil heiße dunkle Sache nicht scheint, für die Milchstraße und Milchstraße-Traube-Bildung lebensfähig zu sein, und die meisten Partikel-Kandidaten nichtrelativistisch in sehr frühen Zeiten werden, folglich werden als Kälte klassifiziert.

Die Zusammensetzung der Bestandteile der kalten dunklen Sache ist zurzeit unbekannt. Möglichkeiten erstrecken sich von großen Gegenständen wie MACHOS (wie schwarze Löcher) oder RAMBOs, zu neuen Partikeln wie SCHLAPPSCHWÄNZE und axions. Möglichkeiten, die normale baryonic Sache einschließen, schließen braun ein ragt über oder vielleicht kleine, dichte Klötze von schweren Elementen.

Studien des Urknalls nucleosynthesis und Gravitationslensing haben die meisten Wissenschaftler überzeugt, dass MACHOS jedes Typs mehr als ein kleine Bruchteil der dunklen Gesamtsache nicht sein können. Schwarze Löcher fast jeder Masse werden als ein primärer dunkler Sache-Bestandteil durch eine Vielfalt von Suchen und Einschränkungen ausgeschlossen. Gemäß A. Peter: "... die einzigen wirklich plausiblen Kandidaten der dunklen Sache sind neue Partikeln."

Das DAMA/NaI-Experiment und sein Nachfolger DAMA/LIBRA haben behauptet, dunkle Sache-Partikeln direkt zu entdecken, die die Erde durchführen, aber viele Wissenschaftler bleiben skeptisch, als negative Ergebnisse von ähnlichen Experimenten, scheinen unvereinbar mit den DAMA-Ergebnissen.

Viele supersymmetrische Modelle verursachen natürlich stabile dunkle Sache-Kandidaten in der Form von Lightest Supersymmetric Particle (LSP). Getrennt bestehen schwere sterile neutrinos in nichtsupersymmetrischen Erweiterungen auf das Standardmodell, die die kleine Neutrino-Masse durch den Schaukelmechanismus erklären.

Warme dunkle Sache

Warme dunkle Sache bezieht sich auf Partikeln mit einer frei strömenden Länge, die mit der Größe eines Gebiets vergleichbar ist, das sich nachher zu einer Zwergmilchstraße entwickelt hat. Das führt zu Vorhersagen, die der kalten dunklen Sache auf großen Skalen, einschließlich des CMB, des Milchstraße-Sammelns und der großen Milchstraße-Folge-Kurven, aber mit weniger kleinen Dichte-Unruhen sehr ähnlich sind. Das reduziert den vorausgesagten Überfluss an Zwergmilchstraßen und kann führen, um Dichte der dunklen Sache in den Hauptteilen von großen Milchstraßen zu senken; einige Forscher denken, dass das ein besserer passender zu Beobachtungen sein kann. Eine Herausforderung für dieses Modell besteht darin, dass es keine sehr gut motivierten Partikel-Physik-Kandidaten mit der erforderlichen Masse ~ 300 eV zu 3000 eV gibt.

Es hat keine Partikeln entdeckt bis jetzt gegeben, dass das als warme dunkle Sache kategorisiert werden kann. Es gibt einen verlangten Kandidaten für die warme dunkle Sache-Kategorie, die das sterile Neutrino ist: Eine schwerere, langsamere Form des Neutrinos, das durch die Schwache Kraft verschieden von regelmäßigem neutrinos nicht sogar aufeinander wirkt. Interessanterweise verlangen einige modifizierte Ernst-Theorien, wie SkalarTensor-Vektorernst, auch, dass eine warme dunkle Sache besteht, um ihre Gleichungsarbeit auszumachen.

Heiße dunkle Sache

Heiße dunkle Sache ist Partikeln, die eine frei strömende Länge haben, die viel größer ist als eine Proto-Milchstraße-Größe.

Ein Beispiel der heißen dunklen Sache ist bereits bekannt: das Neutrino. Neutrinos wurden ganz getrennt von der Suche nach dunkler Sache entdeckt, und lange bevor es ernstlich begonnen hat: Sie wurden zuerst 1930 verlangt, und zuerst 1956 entdeckt. Neutrinos haben eine sehr kleine Masse: mindestens 100,000mal weniger massiv als ein Elektron. Anders als Ernst, neutrinos wirken nur mit normaler Sache über die schwache Kraft aufeinander, die sie sehr schwierig macht zu entdecken (die schwache Kraft arbeitet nur über eine kleine Entfernung, so wird ein Neutrino nur ein schwaches Kraft-Ereignis auslösen, wenn es einen Kern direkt frontal schlägt). Das würde sie klassifizieren als, Leichte Partikeln, oder WILPs, im Vergleich mit den theoretischen Kandidaten der kalten dunklen Sache, den SCHLAPPSCHWÄNZEN Schwach Aufeinander zu wirken.

Es gibt drei verschiedene bekannte Geschmäcke nach neutrinos (d. h. das Elektron - muon-, und tau-neutrinos), und ihre Massen sind ein bisschen verschieden. Die Entschlossenheit gegenüber dem Sonnenneutrino-Problem hat demonstriert, dass sich diese drei Typen von neutrinos wirklich ändern und von einem Geschmack bis andere und zurück schwingen, weil sie Flug-sind. Es ist hart zu beschließen, dass ein genauer oberer zur gesammelten durchschnittlichen Masse der drei neutrinos (ganz zu schweigen von einer Masse für einigen der drei individuell) gebunden hat. Zum Beispiel, wenn die durchschnittliche Neutrino-Masse gewählt würde, um mehr als 50 zu sein (der noch mehr als 10,000mal weniger massiv ist als ein Elektron), gerade durch die bloße Zahl von ihnen im Weltall, würde das Weltall wegen ihrer Masse zusammenbrechen. So haben andere Beobachtungen gedient, um einen ober gebundenen für die Neutrino-Masse zu schätzen. Mit kosmischen Mikrowellenhintergrunddaten und anderen Methoden besteht der aktuelle Beschluss darin, dass ihre durchschnittliche Masse wahrscheinlich 0.3 So nicht zu weit geht, können die normalen Formen von neutrinos nicht für den gemessenen dunklen Sache-Bestandteil von der Kosmologie verantwortlich sein.

Heiße dunkle Sache war einige Zeit am Anfang der 1980er Jahre populär, aber sie leidet unter einem strengen Problem: Da alle Dichte-Schwankungen der Milchstraße-Größe durch die freie Einteilung gewaschen werden, sind die ersten Gegenstände, die sich formen können, riesige Pfannkuchen der Supertraube-Größe, die dann irgendwie theoretisiert wurden, um in Milchstraßen zu brechen. Tief-Feldbeobachtungen zeigen klar, dass sich Milchstraßen in frühen Zeiten, mit Trauben und Supertrauben geformt haben, die sich später als Milchstraße-Klumpen zusammen formen, so ist jedes durch die heiße dunkle Sache beherrschte Modell ernstlich im Konflikt mit Beobachtungen.

Dunkle Mischsache

Dunkle Mischsache ist ein jetzt veraltetes Modell, mit einem spezifisch gewählten Massenverhältnis der dunklen kalten 80-%-Sache und dunklen heißen 20-%-Sache (neutrinos) Inhalt. Obwohl es vermutlich ist, dass heiße dunkle Sache mit der kalten dunklen Sache jedenfalls koexistiert, gab es einen sehr spezifischen Grund dafür, dieses besondere Verhältnis von heißen zur kalten dunklen Sache in diesem Modell zu wählen.

Während des Anfangs der 1990er Jahre ist es fest klar dass ein Weltall mit der kritischen Dichte von geworden

kalte dunkle Sache hat den COBE und die groß angelegten Milchstraße-Sammeln-Beobachtungen nicht gepasst; entweder die 80/20 gemischt dunkles Sache-Modell oder LambdaCDM, sind im Stande gewesen, diese beizulegen. Mit der Entdeckung des beschleunigenden Weltalls von supernovae und den genaueren Maßen von CMB anisotropy und dem Milchstraße-Sammeln wurde das dunkle Mischsache-Modell im Wesentlichen ausgeschlossen, während die Übereinstimmung Modell von LambdaCDM ein passender Nutzen geblieben ist.

Entdeckung

Wenn die dunkle Sache innerhalb unserer Milchstraße aus Schwach Aufeinander wirkenden Massiven Partikeln (SCHLAPPSCHWÄNZE) zusammengesetzt wird, dann müssen Tausende von SCHLAPPSCHWÄNZEN jeden Quadratzentimeter der Erde jede Sekunde durchführen.

Es gibt viele Experimente, die zurzeit, oder geplant laufen, zum Ziel habend, diese Hypothese durch das Suchen nach SCHLAPPSCHWÄNZEN zu prüfen. Obwohl SCHLAPPSCHWÄNZE ein populärerer dunkler Sache-Kandidat sind, gibt es auch Experimente, die nach anderen Partikel-Kandidaten wie axions suchen. Es ist auch möglich, dass dunkle Sache aus sehr schweren verborgenen Sektor-Partikeln besteht, die nur mit gewöhnlicher Sache über den Ernst aufeinander wirken.

Diese Experimente können in zwei Klassen geteilt werden: Direkte Entdeckungsexperimente, die nach dem Zerstreuen von dunklen Sache-Partikeln von Atomkernen innerhalb eines Entdeckers suchen; und indirekte Entdeckung, die nach den Produkten von SCHLAPPSCHWANZ-Vernichtungen suchen.

Eine alternative Annäherung an die Entdeckung von SCHLAPPSCHWÄNZEN in der Natur soll sie im Laboratorium erzeugen. Experimente mit Large Hadron Collider (LHC) können im Stande sein, in Kollisionen der LHC Protonenbalken erzeugte SCHLAPPSCHWÄNZE zu entdecken. Weil ein SCHLAPPSCHWANZ unwesentliche Wechselwirkungen mit der Sache hat, kann sie indirekt als (große Beträge) fehlende Energie und Schwung entdeckt werden, die den LHC Entdeckern entkommen, vorausgesetzt dass alle anderen (nichtunwesentlichen) Kollisionsprodukte entdeckt werden. Diese Experimente konnten zeigen, dass SCHLAPPSCHWÄNZE geschaffen werden können, aber es würde noch verlangen, dass ein direktes Entdeckungsexperiment zeigt, dass sie in ausreichenden Anzahlen in der Milchstraße bestehen, um für dunkle Sache verantwortlich zu sein.

Direkte Entdeckungsexperimente

Direkte Entdeckungsexperimente funktionieren normalerweise in tiefen unterirdischen Laboratorien, um den Hintergrund von kosmischen Strahlen zu reduzieren. Diese schließen ein: die Mine von Soudan; das SNOLAB unterirdische Laboratorium an Sudbury, Ontario (Kanada); die Omi Sasso Nationales Laboratorium (Italien); das Canfranc Unterirdische Laboratorium (Spanien); das Boulby Unterirdische Laboratorium (das Vereinigte Königreich); und die Tiefe Unterirdische Wissenschaft und das Techniklaboratorium, South Dakota (die Vereinigten Staaten).

Die Mehrheit von jeweiligen Experimenten verwendet eine von zwei Entdecker-Technologien: Kälteerzeugende Entdecker, bei Temperaturen unten 100mK funktionierend, entdecken die erzeugte Hitze, wenn eine Partikel ein Atom in einem Kristallabsorber wie Germanium schlägt. Edle flüssige Entdecker entdecken den Blitz des Funkeln-Lichtes, das durch eine Partikel-Kollision in Flüssigkeit xenon oder Argon erzeugt ist. Kälteerzeugende Entdecker-Experimente schließen ein: CDMS, CRESST, EDELWEIß, EURECA. Edle flüssige Experimente schließen ZEPLIN, XENON, DEAP, ArDM, VERZIEHEN und LUX ein. Beide dieser Entdecker-Techniken sind dazu fähig, Hintergrundpartikeln der Streuung von Elektronen, von dunklen Sache-Partikeln der Streuung von Kernen zu unterscheiden. Andere Experimente schließen EINFACH und PICASSO ein.

Der DAMA/NaI, DAMA/LIBRA Experimente haben eine jährliche Modulation in der Ereignis-Rate entdeckt, die sie fordern, ist wegen dunkler Sache-Partikeln. (Als die Erdbahnen die Sonne wird sich die Geschwindigkeit des Entdeckers hinsichtlich des dunklen Sache-Rings durch einen kleinen Betrag abhängig von der Jahreszeit ändern). Dieser Anspruch ist bis jetzt unbestätigt und schwierig, sich mit den negativen Ergebnissen anderer Experimente zu versöhnen, die annehmen, dass das SCHLAPPSCHWANZ-Drehbuch richtig ist.

Die Richtungsentdeckung der dunklen Sache ist eine Suchstrategie, die auf der Bewegung des Sonnensystems um das galaktische Zentrum gestützt ist.

Durch das Verwenden eines Tiefdrucks TPC ist es möglich, auf Information über zurückschreckende Spuren (3D-Rekonstruktion wenn möglich) zuzugreifen und den SCHLAPPSCHWANZ-KERN kinematics zu beschränken. SCHLAPPSCHWÄNZE, die aus der Richtung kommen, in der die Sonne reist (grob in der Richtung auf die Konstellation von Cygnus), können dann vom Nebengeräusch getrennt werden, das isotropisch sein sollte. Dunkle Richtungssache-Experimente schließen DMTPC, ANTRIEB, Newage und MIMAC ein.

Am 17. Dezember 2009 haben CDMS Forscher zwei möglichen SCHLAPPSCHWANZ-Kandidaten Ereignisse angezeigt. Sie schätzen ein, dass die Wahrscheinlichkeit, dass diese Ereignisse wegen eines bekannten Hintergrunds sind (Neutronen oder misidentified Beta oder Gammaereignisse) 23 % ist, und beschließen Sie, dass "diese Analyse als bedeutende Beweise für SCHLAPPSCHWANZ-Wechselwirkungen nicht interpretiert werden kann, aber wir können kein Ereignis als Signal zurückweisen."

Mehr kürzlich, am 4. September 2011, haben Forscher, die die CRESST Entdecker verwenden, Beweis von 67 Kollisionen geliefert, die in Entdecker-Kristallen von subatomaren Partikeln vorkommen, rechnend gibt es einen weniger als 1 in 10,000 Chance, dass alle von bekannten Quellen der Einmischung oder Verunreinigung verursacht wurden. Es ist dann ziemlich möglich, dass viele dieser Kollisionen von SCHLAPPSCHWÄNZEN und/oder anderen unbekannten Partikeln verursacht wurden.

Indirekte Entdeckungsexperimente

Indirekte Entdeckungsexperimente suchen nach den Produkten der SCHLAPPSCHWANZ-Vernichtung. Wenn SCHLAPPSCHWÄNZE Partikeln von Majorana sind (die Partikel und Antiteilchen dasselbe sind) dann, konnten zwei SCHLAPPSCHWÄNZE, die kollidieren, vernichten, um Gammastrahlung oder Paare des Partikel-Antiteilchens zu erzeugen. Das konnte eine bedeutende Anzahl der Gammastrahlung, Antiprotone oder Positrone im galaktischen Ring erzeugen. Die Entdeckung solch eines Signals ist nicht abschließende Beweise für die dunkle Sache, weil die Produktion der Gammastrahlung von anderen Quellen nicht völlig verstanden wird.

Das SILBERREIHER-Gammastrahl-Fernrohr hat mehr Gammastrahlung beobachtet als erwartet von der Milchstraße, aber Wissenschaftler haben beschlossen, dass das am wahrscheinlichsten wegen eines Fehlers in Schätzungen der Empfindlichkeit des Fernrohrs war.

Das Fermi Gammastrahl-Raumfernrohr, gestartet am 11. Juni 2008, sucht nach Gammastrahl-Ereignissen von der dunklen Sache-Vernichtung.

An höheren Energien haben Boden-basierte Gammastrahl-Fernrohre Grenzen zwischen der Vernichtung der dunklen Sache in sphäroidischen Zwergmilchstraßen und in Trauben von Milchstraßen festgelegt.

Das PAMELA-Experiment (gestarteter 2006) hat eine größere Zahl von Positronen entdeckt als erwartet. Diese Extrapositrone konnten durch die dunkle Sache-Vernichtung erzeugt werden, aber können auch aus Pulsars kommen. Kein Übermaß an Antiprotonen ist beobachtet worden.

Einige der SCHLAPPSCHWÄNZE, die die Sonne oder Erde durchführen, können sich von Atomen zerstreuen und Energie verlieren. Auf diese Weise kann eine große Bevölkerung von SCHLAPPSCHWÄNZEN am Zentrum dieser Körper anwachsen, die Chance vergrößernd, die zwei kollidieren und vernichten wird. Das konnte ein kennzeichnendes Signal in der Form von energiereichem neutrinos erzeugen, der aus dem Zentrum der Sonne oder der Erde entsteht.

Es wird allgemein betrachtet, dass die Entdeckung solch eines Signals der stärkste indirekte Beweis des SCHLAPPSCHWANZES dunkle Sache sein würde. Energiereiche Neutrino-Fernrohre wie AMANDA, IceCube und ANTARES suchen nach diesem Signal.

DIE SCHLAPPSCHWANZ-Vernichtung von der Milchstraße-Milchstraße kann auch als Ganzes in der Form von verschiedenen Vernichtungsprodukten entdeckt werden.

Das Galaktische Zentrum ist ein besonders guter Platz zu schauen, weil die Dichte der dunklen Sache dort sehr hoch sein kann.

Alternative Theorien

Obwohl dunkle Sache die populärste Theorie ist, die verschiedenen astronomischen Beobachtungen von Milchstraßen und Milchstraße-Trauben zu erklären, hat es keine direkten Beobachtungsbeweise der dunklen Sache gegeben. Einige alternative Theorien sind vorgeschlagen worden, um diese Beobachtungen ohne das Bedürfnis nach einem riesengroßen Betrag der unentdeckten Sache zu erklären. Sie fallen weit gehend in die Kategorien von modifizierten Ernst-Gesetzen und Quant-Ernst-Gesetzen. Der Unterschied zwischen modifizierten Ernst-Gesetzen und Quant-Ernst-Gesetzen ist, dass modifizierte Ernst-Gesetze einfach alternatives Verhalten des Ernstes an astrophysical und kosmologischen Skalen ohne jede Rücksicht auf die Quant-Skala vorschlagen. Beide postulieren diesen Ernst benimmt sich verschieden an verschiedenen Skalen des Weltalls, die Gesetze gegründet von Newton und ungenügendem Einstein machend.

Modifizierte Ernst-Gesetze

Eine Gruppe von alternativen Theorien zur dunklen Sache nimmt an, dass die beobachteten Widersprüchlichkeiten wegen eines unvollständigen Verstehens der Schwerkraft aber nicht zur Anwesenheit der unsichtbaren Sache sind. Diese Theorien haben vor, die Gesetze des Ernstes zu modifizieren.

Das frühste modifizierte Ernst-Modell, um zu erscheinen, war die Modifizierte Newtonische Dynamik von Mordehai Milgrom (MOND) 1983, der Newtonsche Gesetze anpasst, um ein stärkeres Schwerefeld zu schaffen, wenn Gravitationsbeschleunigungsniveaus winzig (solcher als in der Nähe vom Rand einer Milchstraße) werden. Es hatte etwas Erfolg, galaktische Skala-Eigenschaften wie Rotationsgeschwindigkeitskurven von elliptischen Milchstraßen erklärend, und ragen Sie elliptische Milchstraßen über. Es war nicht erfolgreiche Erklären-Milchstraße-Traube Gravitationslensing. Jedoch war MOND nicht relativistisch, seitdem es gerade eine gerade Anpassung der älteren Newtonischen Rechnung der Schwerkraft war, nicht der neueren Rechnung in der allgemeinen Relativität von Einstein. Arbeit hat bald nach 1983 begonnen, sich MOND der Allgemeinen Relativität anpassen zu lassen. Es ist ein andauernder Prozess, und viele konkurrierende Theorien sind gestützt um die ursprüngliche MOND Theorie, wie TeVeS, und MOG oder STV Ernst, phänomenologische kovariante Annäherung usw. erschienen.

2007 hat John W. Moffat eine modifizierte Ernst-Theorie vorgeschlagen, die auf Nonsymmetric Gravitational Theory (NGT) gestützt ist, die behauptet, für das Verhalten von kollidierenden Milchstraßen verantwortlich zu sein. Diese Theorie verlangt die Anwesenheit nichtrelativistischen neutrinos oder andere Kandidaten für (die kalte) dunkle Sache, um zu arbeiten.

Ein anderer Vorschlag verwertet einen Gravitationsbackreaction in einem erscheinenden theoretischen Feld, das sich bemüht, Ernst zwischen Gegenständen als eine Handlung, eine Reaktion, und dann eine Zurückreaktion zu erklären. Einfach betrifft ein Gegenstand A einen Gegenstand B, und der Gegenstand B betrifft dann Gegenstand A und so weiter wieder: Das Schaffen einer Art Feed-Back-Schleife, die Ernst stärkt.

Kürzlich hat eine andere Gruppe eine Modifizierung des in großem Umfang Ernstes in einer Theorie genannt "dunkle Flüssigkeit" vorgeschlagen. In dieser Formulierung sind die attraktiven der dunklen Sache zugeschriebenen Gravitationseffekten stattdessen eine Nebenwirkung der dunklen Energie. Dunkle Flüssigkeit verbindet dunkle Sache und dunkle Energie in einem einzelnen Energiefeld, das verschiedene Effekten an verschiedenen Skalen erzeugt. Diese Behandlung ist eine vereinfachte Annäherung an ein vorheriges Flüssigkeit ähnliches Modell genannt das Verallgemeinerte Chaplygin Gasmodell, wo ganze Raum-Zeit ein komprimierbares Benzin ist. Dunkle Flüssigkeit kann im Vergleich zu einem atmosphärischen System sein. Atmosphärische Druck-Ursache-Luft, um sich auszubreiten, aber sich der Luft zu lösen, kann zusammenbrechen, um Wolken zu bilden. Ebenso könnte sich die dunkle Flüssigkeit allgemein ausbreiten, aber sie konnte sich auch um Milchstraßen versammeln, um zu helfen, sie zusammenzuhalten.

Ein anderer Satz von Vorschlägen basiert auf der Möglichkeit eines doppelten metrischen Tensor für die Raum-Zeit. Es ist behauptet worden, dass zeitumgekehrte Lösungen in der allgemeinen Relativität solches doppeltes metrisches für die Konsistenz verlangen, und dass sowohl Dunkle Sache als auch Dunkle Energie in Bezug auf zeitumgekehrte Lösungen der allgemeinen Relativität verstanden werden können.

Quant-Ernst

Quant-Ernst ist ein aktives weiträumiges Feld der theoretischen Physik, das viele verschiedene konkurrierende Theorien und sogar viele verschiedene konkurrierende Familien von Theorien umfasst. Es ist auch manchmal als die Theorie von Allem oder ZEHE bekannt. Grundsätzlich ist es eine Klasse von Theorien, die versucht, die zwei großen noch nicht beigelegten Theorien der Physik, Schwerkraft mit der Quant-Mechanik beizulegen, und Korrekturen zu den aktuellen Gravitationsgesetzen zu erhalten. Beispiele von Quant-Ernst-Theorien sind Superschnur-Theorie, sein Nachfolger M Theorie und der konkurrierende Schleife-Quant-Ernst.

Gewissermaßen ist Quant-Ernst ein viel ehrgeizigeres Studienfach als dunkle Sache, da Quant-Ernst ein Vollumgeben-Versuch ist, Ernst mit den anderen grundsätzlichen Kräften der Natur beizulegen, wohingegen dunkle Sache einfach eine klassische Physik-Lösung für ein klassisches Ernst-Problem ist. Es wird gehofft, dass sobald eine prüfbare Quant-Ernst-Theorie erscheint, wird einer seiner Seitenvorteile diese verschiedenen Gravitationsmysterien von den ersten Grundsätzen aber nicht durch empirische Methoden allein erklären sollen.

Einige Superstring/M-Theory Kosmologen schlagen vor, dass mehrdimensionale Kräfte von der Außenseite des sichtbaren Weltalls Gravitationseffekten auf das sichtbare Weltall haben, das bedeutet, dass dunkle Sache für eine vereinigte Theorie der Kosmologie nicht notwendig ist. M Theorie stellt sich das vor das Weltall wird aus mehr zusammengesetzt als die erkennbaren 3 räumlich und 1mal Dimensionen, und dass es bis zu 11 Dimensionen zusammen gibt. Die restlichen Dimensionen werden vor unserer vollen Ansicht verborgen und tauchen nur an den Quant-Niveaus auf. Jedoch, wenn es Partikeln oder Energie gibt, die nur innerhalb dieser abwechselnden Dimensionen bestehen, dann könnten sie für die der dunklen Sache zurzeit zugeschriebenen Gravitationseffekten verantwortlich sein.

Schleife-Quant-Ernst und seine Teilmenge-Schleife-Quant-Kosmologie stellen sich Raum-Zeit vor, selbst als aus elementar kleinen Partikeln oder Quanten zusammengesetzt werden. Das ist davon ziemlich verschieden, wie wir uns gewöhnlich leeren Raum, als einfach leer seiend, d. h. voll mit nichts vorstellen: LQG und LQC sagen, dass sogar leerer Raum wirklich aus etwas gemacht wird. Jede Partikel der Raum-Zeit auf verschiedene Weisen schlingt sich (Vereinigungen und Drehungen) mit angrenzenden Partikeln der Raum-Zeit, um die ganze Sache und Energie zu schaffen, die wir im Weltall heute sehen. In diesem Sinn, wenn Sache gerade Raum-Zeit zerknittert wird, dann würde sogar der leere aufgedrehte Raum in der Nähe von einem großen Körper der Sache unter mehr Spannung gestellt als leerer aufgedrehter Raum weit weg von der Sache; denken Sie an eine lange Kette, die Sie in der Mitte, dem unzerknitterten chainlinks in der Nähe vom zerknitterten zerknittern, würde Teil noch eine große Spannung fühlen. Davon kann als dieselbe Wirkung wie dunkle Sache gedacht werden. Kettenverbindungen weit weg von den Drehungen würden wenig oder keine Spannung fühlen und würden in einem Staat der Entspannung sein, das kann der dunklen Energie analog sein.

Studieren Sie 2004 an der Universität Mainzes in Deutschland, es ist gefunden worden, dass, wenn man gerade ein Standardquant mechanische Annäherung an die Gravitationskonstante des Newtons an verschiedenen Skalen innerhalb des astrophysical Bereichs anwendet (d. h. klettert von Sonnensystemen bis zu Milchstraßen), es gezeigt werden kann, dass die Gravitationskonstante mehr nicht so unveränderlich ist und wirklich anfängt zu wachsen. Die Implikation davon ist dass, wenn die Gravitationskonstante an verschiedenen Skalen wächst, dann ist dunkle Sache nicht erforderlich, um galaktische Rotationskurven zu erklären.

Populäre Kultur

Die Erwähnung der dunklen Sache wird in einigen Videospielen und anderen Arbeiten der Fiktion gemacht. In solchen Fällen wird es gewöhnlich außergewöhnliche physische oder magische Eigenschaften zugeschrieben. Solche Beschreibungen sind häufig mit den Eigenschaften der dunklen Sache inkonsequent, die in der Physik und Kosmologie vorgeschlagen ist.

Siehe auch

• Leichte dunkle Sache
• Spiegelsache
• Aufeinander selbstwirkende dunkle Sache
• Chamäleon-Partikel
• Mehrdunkel (Forschungsprogramm)
• MACHOS
• Robuste Vereinigungen von massiven Gegenständen von Baryonic (RAMBOs)
• SIMP
• Ernst von Conformal
• Modifizierte Newtonische Dynamik
• Dunkle Skalarfeldsache
• Unpartikel-Physik

Weiterführende Literatur

• Eingeladenes Gespräch auf dem 36. COSPAR Wissenschaftlichen Zusammenbau, Peking, China, am 16-23 Juli 2006
• Bericht der dunklen Energieeinsatzgruppe (DETF) 2005. Andreas Albrecht, Universität Kaliforniens, Davis und 12 andere Autoren, 145 Seiten.

Links

• Die dunkle Sache-Krise
• Das europäische astroparticle Physik-Netz
• Helmholtz Verbindung für die Astroparticle Physik
• Ein netter Zeichentrickfilm über die dunkle Sache
• Mehrbote-Annäherung für die Dunkle Sache-Entdeckung. Spanisches Projekt des Consolider-Ingenio 2010-Programmes.
• Videovortrag auf der dunklen Sache durch Scott Tremaine, IAS Professor
• Wissenschaft Tägliche Geschichte "Die Zweifel von Astronomen Über die Dunkle Seite..."