Hvad er mørk materie, og hvordan forskere forstod den eksistens?

Svar:

Kort svar? Vi har absolut ingen anelse, og galakserne snurrer (vejen) for hurtigt for deres synlige materie for at holde dem sammen.

Forklaring:

Vi kan måske bedre beskæftige os med disse omvendt - for det første blev det bemærket, kort efter at vi opdagede, at de mange "skyer" vi observerede i nattehimlen rent faktisk var galakser, at de spinde. Dette blev opdaget ved at bruge Doppler-effekten på spektroskopiske billeder af galakser, som viste, at en side af en galakse nærmede os og den modsatte side faldt.

Hidtil, så lykkelige, de spinder. Derefter fandt Fritz Zwicky, mens han undersøgte Coma-klyngen af galakser i 1933, at galakserne sprang for hurtigt til det synlige stof for at skabe tilstrækkelig kraft til at holde dem sammen. Dette blev bekræftet på 1970'erne af Vera Rubin Cooper, specielt vil den ydre kant af galakserne forventes at rotere meget langsommere end centret ifølge newtonske mekanikere. Dette blev ikke observeret, rotationskurverne var næsten "flade" i galaksernes ydre rækkevidde.

!

Dette tillod to muligheder: (a) Newtons universitetsgravitationsteori var forkert (b) der eksisterede langt mængder af "mørk" materie. Ingen troede alvorligt (a), så vi blev forladt af hypotesen om, at et mørkt stof "halo" omringede hver galakse.

Nu for den anden del (din første) har vi søgt efter de partikler, der kan udgøre mørkt stof meget hårdt (en nobelpris venter næsten helt op til opdagerne), men på trods af mange år er stjerner, der søger (både i rummet og i partikelfysiklaboratorier) ikke fundet noget, der muligvis kunne passe regningen.

Neutrinos af forskellige slags er blevet foreslået, ligesom eksotiske stoffer, stabile kvarkgrupper, døde stjerner, sorte huller osv. Osv. Martin Rees (Astronomer Royal at the time) gik endda så langt som at antage, at det kunne være ulæste kopier af den astrofysiske Tidsskrift! Vi har ingen anelse, og det bugser os. En masse.

Det ser ud til, at disse ting opvejer synligt materiale med en faktor på ca. 5: 1 over universet, og du har lige så meget idé om, hvad det er som de gør. Efter min mening er det en glimrende tid at studere enten kosmologi eller partikelfysik, fordi jeg håber store opdagelser ligger lige rundt om hjørnet.