|
VI. A sötét anyag
A mikrofizikai kutatás kozmológiai fontosságát még egy nagyon fontos jelenségkör alapján is megérthetjük. Ez a közbeiktatott fejezet arra keresi a választ, hogy az Univerzum teljes anyagában 30%-nyi részesedésű, szokásos módon gravitáló anyag összetételében mekkora a bennünket alkotó atomok és molekulák részaránya. Ebben a kérdésben a galaxisokat alkotó csillagok, illetve nagyobb méretskálán a galaxisok alkotta halmazok mozgásának részletei adnak felvilágosítást.
|
22. ábra
|
|
A galaxishalmazokban résztvevő galaxisok ugyanolyan kötött rendszert alkotnak, mint a Naprendszer bolygói (22. ábra). A halmaz egésze együtt sodródik a Hubble-törvényt követve a táguló Univerzumban, de az egyes tagok közötti tömegvonzás e mozgásra zárt pályán való száguldást is "rárajzol", amelynek jellemző sebessége 1000 km/s. A galaxisok közötti teret forró gáz tölti ki, amelynek hőmérsékletét abból a tényből lehet megbecsülni, hogy elektromágneses sugárzása a röntgen-tartományban igen intenzív (23. ábra), éppen ebből tudjuk, hogy a galaxisközi gáz többezer fokos. Ezen a hőmérsékleten minden anyag, amely elektromágneses kölcsönhatásra képes, világít. Ezért nem várható, hogy a bennünket alkotó anyag kisebb darabkái, amelyeket "barna törpéknek" is neveznek, megbújnának ebben a rendszerben.
|
23. ábra
|
|
A világító anyag mennyiségére a gáz és a galaxisok sugárzási intenzitásának elemzéséből megbízható becsléseket lehet tenni. A galaxishalmaz teljes tömegét több független módszerrel is meg lehet becsülni, ezek közül egy nagyon látványos optikai effektus segítségével végrehajtott becslést mutatunk be. A nagy tömegek közelében elhaladó fény elhajlásának jelensége is felhasználható a tömeg nagyságának megmérésére. A fény elhajlásának az észlelése a Nap környezetében az általános relativitás elméletének egyik első bizonyítéka volt. Egy galaxishalmaz tömege a Nap tömegének több milliárdszorosa, ezért a hatás sokkal látványosabb (24. ábra). Látható, hogy a képen a galaxishalmaz centruma körül teljesen ellipszissé torzult a valóságban gömbszerű alakzatok képe. A leképezés számszerű értékelésének konklúziója az, hogy a galaxishalmaz össztömegének csak mintegy 4-5%-a található a taggalaxisokban és 10-15%-a a forró galaxisközi gázban. A többi az ismeretlen sötét anyag. Kisebb skálán vizsgálták annak lehetőségét, hogy a nem világító anyag egy része az ismert anyagfajták hideg csomóiból, úgynevezett barna törpékből áll. A galaxisunkban végzett megfigyelések szerint e csomók járuléka elhanyagolható. Az elemi részek fizikájának egyik legfontosabb kihívása annak a mindeddig ismeretlen, valószínűleg nagytömegű részecskének a felfedezése, amely a sötét anyag meghatározó komponense.
|
24. ábra
|
|
Az N-test szimulációk kapcsán beszéltünk róla, hogy a newtoni gravitációt kifejtő anyagfajták nagyjából 30%-át teszik ki az Univerzum alkotórészeinek. A galaxishalmazokra épülő becslésünkből megérthetjük, hogy a bennünket alkotó anyag, azaz a fényt kibocsátani képes alkotórészek (az elektron, a kvarkok és társaik) nem több mint 5%-os súllyal rendelkeznek az Univerzum teljes anyagában. Ezt a következtetést más, még korábbi kozmológiai korok relikviáinak elemzése is megerősíti. Nehéz beletörődni, hogy mindaz, amit az emberi tudomány az Univerzum anyagából mindmáig képes volt megragadni, ilyen kis részt jelent csak. A tudomány kalandjának lezárhatatlan folyamatában azonban új fejezetek nyílnak a kíváncsi ember előtt. |
