מודדים את החום של החומר האפל

הסטודנט בלימודי מוסמכים לשעבר בדיוויס ג'ן-וויי סו, פסנכט ועמיתים השתמשו בעידוש כבידתי כדי לקבוע גבול לחמימות וכתוצאה מכך למסה של החומר האפל. הם מדדו את הבהירות של שבעה קוואזרים מרוחקים שעברו עידוש כבידתי כדי לחפש שינויים שנגרמו על ידי כתמים מתערבים נוספים של חומר אפל והשתמשו בתוצאות האלה כדי למדוד את הגודל של העדשות האלה של חומר אפל

תמונה של כעשרת אלפים גלקסיות מכונה: "השדה העמוק העצום של האבל". התמונה כוללת גלקסיות ממבחר גילאים, גדלים, צורות וצבעים. כמאה מהגלקסיות הקטנות האדומות עשויות להיות הגלקסיות הרחוקות ביותר שניתן לראות. הן נוצרו כשהיקום היה בן 800 מיליון שנה. הגלקסיות הקרובות יותר - הבהירות בעלות צורת ספירלה או אליפסה מובחנות נמצאות במרחק של כמיליארד שנות אור, כאשר היקום היה בן 13 מיליארד שנה. התמונה דרשה 800 חשיפות שצולמו במהלך 400 מסלולי האבל סביב כדור הארץ. הסך הכולל של זמן החשיפה היה 11.3 יום, בין 24 בספטמבר 2003 ל- 16 בינואר 2004. צילום: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team
תמונה של כעשרת אלפים גלקסיות מכונה: "השדה העמוק העצום של האבל". התמונה כוללת גלקסיות ממבחר גילאים, גדלים, צורות וצבעים. כמאה מהגלקסיות הקטנות האדומות עשויות להיות הגלקסיות הרחוקות ביותר שניתן לראות. הן נוצרו כשהיקום היה בן 800 מיליון שנה. הגלקסיות הקרובות יותר – הבהירות בעלות צורת ספירלה או אליפסה מובחנות נמצאות במרחק של כמיליארד שנות אור, כאשר היקום היה בן 13 מיליארד שנה.
התמונה דרשה 800 חשיפות שצולמו במהלך 400 מסלולי האבל סביב כדור הארץ. הסך הכולל של זמן החשיפה היה 11.3 יום, בין 24 בספטמבר 2003 ל- 16 בינואר 2004. צילום: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

חמים, קר, בדיוק במידה הנכונה? פיזיקאים באוניברסיטה של קליפורניה בדייוויס, מודדים את הטמפרטורה של החומר האפל, החומר המסתורי שמהווה בערך רבע מהיקום שלנו.
אנחנו יודעים מעט מאוד על מהותו של החומר האפל והמדענים עדיין לא גילו חלקיק של חומר אפל. אבל אנחנו יודעים שכוח הכבידה של גושים של חומר אפל יכולים לעוות אור מעצמים רחוקים. כריס פסנכט, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטה בדייוויס ועמיתים משתמשים בעיוות הזה, שנקרא עידוש כבידתי, כדי ללמוד עוד על התכונות של החומר האפל.

המודל הסטנדרטי של החומר האפל הוא שהוא "קר", כלומר החלקיקים נעים לאט בהשוואה למהירות האור, אמר פסנכט. זה גם קשור למסה של חלקיקי החומר האפל. ככל שהמסה של החלקיק קטנה יותר, הוא יותר "חמים" וינוע מהר יותר.

המודל של חומר אפל קר (יותר מסיבי) נשמר בקנה מידה מאוד גדול, אמר פסנכט, אבל לא פועל כל כך טוב בקנה המידה של גלקסיות פרטניות. זה הוביל למודלים אחרים בכללם חומר אפל "חמים" עם חלקיקים קלים ומהירים יותר. תצפיות שללו חומר אפל "חם" עם חלקיקים שנעים קרוב למהירות האור.

הסטודנט בלימודי מוסמכים לשעבר בדיוויס ג'ן-וויי סו, פסנכט ועמיתים השתמשו בעידוש כבידתי כדי לקבוע גבול לחמימות וכתוצאה מכך למסה של החומר האפל. הם מדדו את הבהירות של שבעה קוואזרים מרוחקים שעברו עידוש כבידתי כדי לחפש שינויים שנגרמו על ידי כתמים מתערבים נוספים של חומר אפל והשתמשו בתוצאות האלה כדי למדוד את הגודל של העדשות האלה של חומר אפל.
אם חלקיקי החומר האפל קלים יותר, חמימים יותר ונעים מהר יותר, הם לא ייצרו מבנים מתחת לגודל מסוים, אמר פסנכט.
"מתחת לגודל מסוים, הם פשוט יימרחו", אמר.

התוצאות קובעות גבול תחתון למסה של חלקיק פוטנציאלי של חומר אפל אבל לא שוללות חומר אפל קר, אמר. התוצאות של הצוות מהוות שיפור רב יחסית לניתוח קודם, מ-2002, ודומות לתוצאות שהשיג לאחרונה צוות מ-UCLA.
פסנכט מקווה להמשיך להוסיף עצמים שעבר עידוש לסקר כדי לשפר את הדיוק הסטטיסטי.
"אנחנו צריכים להסתכל בכחמישים עצמים כדי לקבל ערך גבול טוב כמה חמים חומר אפל יכול להיות", אמר.

למאמר המדעי
להודעה של החוקרים

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

341 תגובות

  1. ישראל
    אז למה אנחנו לא מודדים הפרש זמנים כזה?

    ממדידת הדופלר לא תראה שינוי בשעון. כלומר – כולם ימדדו את אותו הגיל ליקום.

  2. ״יחסית לשעון שנמצא רחוק בחלל. האם לפי הטענה שלך אנחנו אמורים לראות שינויים מחזוריים במצב הזה?״

    חיובי.

    ״איך אתה מודד טמפרטורה יחסית לקרינת הרקע בתנועה? אתה הרי קולט פוטונים בטווח אורכי גל שתלוי במהירות שלך״.

    אין בעיה לחשב את הטמפרטורה בנקודה מסויימת כאילו אתה במנוחה. פשוט משקללים את הדופלר משני הכיוונים. קטן על פנטיום 4.

    אבל לא צריך.. קיים זמן מסויים שעבר מאז המפץ בכל נקודה בחלל, בין אם נחשב אותו או לא. אם הסימולטניות שראינו שמתחייבת בשזירה היא על פי השעון הקוסמולוגי, הפרדוקס נפתר.

    מה עם השאלה שלי?

  3. ישראל
    איך אתה מודד טמפרטורה יחסית לקרינת הרקע בתנועה? אתה הרי קולט פוטונים בטווח אורכי גל שתלוי במהירות שלך.

  4. ישראל
    אני שואל יחסית לשעון שנמצא רחוק בחלל. האם לפי הטענה שלך אנחנו אמורים לראות שינויים מחזוריים במצב הזה?

    יש שעונים כאלה….

  5. משתנה – יחסית למה? איך תבדוק שינוי אם כל השעונים מאיטים באותו הקצב שלך?

    על פי היחסות מהירות השעון כן משתנה במשך השנה, ותראה זאת אם תענה סופסוף על השאלה ששאלתי (רק 17 פעמים):

    האם אתה מקבל שעל פי היחסות שעון צזיום הנע כנגד קרינת הרקע מפגר לעומת שעון קרינה ביחס של גאמה?

  6. וגם ענה:

    האם אתה מקבל שעל פי היחסות שעון צזיום הנע כנגד קרינת הרקע מפגר לעומת שעון קרינה ביחס של גאמה?

  7. ישראל
    למה אתה לא עונה על השאלה שלי? יש לנו שעונים רחוקים – לפי הטענה שלך היינו אמורים לראות שינויים עונתיים במהירות שלהם.

    זו באמת שאלה מסובכת מידי??

  8. ללא ספק לאט.

    אתה מפליג בספינה בים. יש לך מהירות יחסית לים. זה כדור הארץ יחסית לקרינה וזה לא קשור לחורף קיץ או פסח.

    את הספינה מקיפה סירה במעגלים. לסירה יש מהירות יחסית לים וגם מהירות נוספת יחסית לספינה. הסירה היא הלוויין, והשאלה היא האם המהירות הנוספת של הסירה גורמת להאטת השעונים בה יחסית לספינה.

    קפיש?

    בוא נאמר שהתאום הממהר מהפרדוקס נושא עימו מלבד שעון הצזיום גם שעון קרינה. גאמה 10.

    האם אתה מקבל שהוא יראה את שעון הקרינה מסתובב פי 10 מהר משעון הצזיום?

    והאם אתה מקבל שאחיו שנשאר בתחנת החלל לא יראה הבדל בקצב השעונים?

    אז מה ההבדל בין התאומים? הם תאומים זהים, לא?

    זו הפואנטה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן