우리가 암흑 물질을 이해하지 못한다는 것을 가장 먼저 인정하겠습니다. 예를 들어, 우리는 은하계를보고 별, 가스, 먼지와 같은 모든 뜨거운 빛을 내면 일정한 질량을 얻습니다. 질량을 측정하기 위해 다른 기술을 사용하면 훨씬 더 많은 수를 얻습니다. 따라서 자연의 결론은 우주의 모든 문제가 모두 뜨겁고 화려하지는 않다는 것입니다. 어쩌면 어두울 수도 있습니다.
하지만 기다려 먼저 수학을 확인해야합니다. 물리학에 문제가있는 것이 아니라고 확신합니까?
암흑 물질 세부 사항
암흑 물질 퍼즐의 주요 부분 (물론 유일한 것은 아니지만이 기사의 뒷부분에서 중요 할 것임)은 소위 은하 회전 곡선의 형태로 제공됩니다. 우리는 별들이 은하의 중심을 중심으로 회전하는 것을 보면서 모든 권리에 의해 중심에서 더 멀리 떨어져있는 것은 중심에 가까운 것보다 느리게 움직여야합니다. 이것은 대부분의 은하계 질량이 핵으로 붐비고, 가장 바깥 쪽의 별은 그 모든 것에서 멀리 떨어져 있기 때문에 단순한 뉴턴의 중력에 의해 느린 게으른 궤도를 따라야합니다.
그러나 그들은 그렇지 않습니다.
대신, 가장 바깥 쪽 별들은 도심 내 사촌만큼 빠르게 궤도를 돌고 있습니다.
이것은 중력 게임이기 때문에 두 가지 옵션 만 있습니다. 중력에 문제가 있거나 모든 은하계에 몸을 담글 수있는 보이지 않는 것들이 있습니다. 그리고 우리가 알 수있는 한, 우리는 중력을 매우 정확하게 맞습니다 (이것은 또 다른 기사입니다). 이 프리 휠링 스타들이 은하계 안에 갇히게하는 것이 있습니다. 그렇지 않으면 수백만 년 전에 통제 불능의 회전 목마처럼 튀어 나왔을 것입니다. 우리가 직접 볼 수는 없지만 간접적으로 감지 할 수있는 많은 것들이 있습니다.
무거워지기
그러나 이것이 단순한 중력 게임이 아닌 경우 어떻게해야합니까? 결국 자연의 네 가지 기본 세력, 즉 강한 핵, 약한 핵, 중력 및 전자기력이 있습니다. 이 위대한 은하계 게임에 참여하는 사람이 있습니까?
강력한 핵은 조그마한 아 원자 규모로만 작동하므로 제대로 작동합니다. 그리고 드문 붕괴와 상호 작용을 제외하고는 약한 핵에 대해서는 아무도 신경 쓰지 않으므로 우리도 그 측면에 넣을 수 있습니다. 그리고 전자기… 음, 분명히 방사선과 자기장은 은하 생활에서 중요한 역할을합니다. 그러나 방사선은 항상 바깥쪽으로 튀어 나오므로 (빠르게 움직이는 별을 계속 유지하는 데 도움이되지 않을 것입니다) 은하 자기장은 엄청나게 약합니다 (보다 강하지 않습니다). 지구 자기장의 100 만분의 1). 그러니… 아니요?
물리학의 모든 것과 마찬가지로 열성적인 탈출구가 있습니다. 우리가 알 수있는 한, 전자기력 자체의 운반자 인 광자는 완전히 질량이 없습니다. 그러나 관측은 관측이며 과학의 어떤 것도 확실하지 않으며, 현재 추정치는 광자의 질량을 2 x 10 이하로 둡니다.-24 전자의 질량. 모든 의도와 목적을 위해, 이것은 누구나 관심있는 모든 것에 대해 기본적으로 0입니다. 그러나 광자가 않습니다이 한계 이하에서도 질량을 가지면 우주에 꽤 재미있는 일을 할 수 있습니다.
광자에 질량이 존재하면 전기, 자기 및 복사를 이해하는 방식 인 Maxwell의 방정식은 수정 된 형태를 취합니다. 수학에 추가 용어가 나타나고 새로운 상호 작용이 구체화됩니다.
느낄 수 있습니까?
새로운 상호 작용은 적절하게 복잡하며 특정 시나리오에 따라 다릅니다. 은하의 경우, 약한 자기장은 약간 특별한 것을 느끼기 시작합니다. 자기장의 얽힌 뒤틀림으로 인해 거대한 광자의 존재는 Maxwell의 방정식을 수정합니다. 다만 어떤 경우에는 중력만으로도 더 강한 새로운 매력을 추가 할 수있는 권리.
다시 말해, 새로운 전자기력은 암흑 물질의 필요성을 완전히 없애면서 빠르게 움직이는 별을 계속 묶어 둘 수있을 것입니다.
그러나 쉽지 않습니다. 자기장은 별 자체가 아닌 은하계의 성간 가스 전체에 걸쳐있다. 이 힘은 별에 직접 닿을 수 있습니다. 대신에, 세력은 가스를 끌어 당겨야하고, 가스는 별들에게 새로운 보안관 마을이 있다는 것을 별들에게 알려야한다.
거대하고 수명이 짧은 별의 경우 이것은 매우 간단합니다. 가스 자체는 은하계 중심을 최고 속도로 휘젓고, 별을 형성하고, 별이 살고, 별이 죽고, 잔해는 가스의 움직임으로 모방 할 정도로 모든 의도와 목적을 위해 가스로 빠르게 돌아갑니다. 우리가 필요로하는 회전 곡선.
작은 별의 큰 문제
그러나 작고 오래 사는 별은 또 다른 짐승입니다. 그것들은 그것들을 형성 한 가스와 분리되어 자신의 삶을 살며, 은하계 주위를 돌며 만료되기 전에 여러 번 궤도를 돌고 있습니다. 그리고 그들은 이상한 새로운 전자기력을 느끼지 않기 때문에, 그것들을 확인하는 데 아무것도 없기 때문에, 은하계에서 멀어지게해야합니다.
실제로,이 시나리오가 정확하고 거대한 광자가 암흑 물질을 대체 할 수 있다면, 우리 자신의 태양이 오늘날의 장소가되어서는 안됩니다.
또한 광자가 실제로 질량이 없다고 믿을만한 충분한 이유가 있습니다. 물론 맥스웰의 방정식은 그다지 중요하지 않지만 특별한 상대성 이론과 양자 장 이론은 그렇게 할 것입니다. 광자 덩어리를 엉망으로 만들기 시작하면 할 일이 많습니다.
또한 모든 사람이 은하 회전 곡선을 좋아한다고해서 이것이 암흑 물질로가는 유일한 경로라는 의미는 아닙니다. 갤럭시 클러스터 관측, 중력 렌즈, 우주 구조의 성장, 우주 마이크로파 배경까지도 우리 우주에 보이지 않는 성분의 방향을 가리 킵니다.
광자가 질량을 가졌고 어떻게 든 운동을 설명 할 수 있었더라도 모두 거대한 별뿐만 아니라 은하계의 별들도 다른 관측들에 대해 설명 할 수 없을 것입니다 (예를 들어, 새로운 전자기력이 은하단 주위에서 빛의 중력 굽힘을 어떻게 설명 할 수 있을까요? 수사 학적 질문이 아닙니다) – 할 수 없습니다). 다시 말해, 거대한 광자로 가득 찬 우주에서도 여전히 암흑 물질이 필요합니다.
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