Ten artykuł został pierwotnie opublikowany pod adresem Rozmowa. Publikacja przyczyniła się do artykułu do Space.com Głosy ekspertów: Op-Ed & Insights.
Wszystko w kosmosie – od ziemi i słońca po czarne dziury – uwzględnia po prostu 15% wszystkich materii we wszechświecie. Reszta kosmosu wydaje się być wykonana z niewidzialnych materialnych astronomów ciemna materia.
Astronomowie wiedzą Mroczna materia istnieje Ponieważ jego grawitacja wpływa na inne rzeczy, takie jak światło. Ale zrozumienie, czym jest mroczna materia, pozostaje aktywnym obszarem badań.
Z wydaniem jego Pierwsze obrazy W tym miesiącu Vera C. Rubin Observatory rozpoczął 10-letnią misję, aby pomóc w rozwiązaniu tajemnicy ciemnej materii. Obserwatorium będzie kontynuować dziedzictwo jego imiennika, pionowego astronomu, który rozwinął nasze zrozumienie pozostałych 85% wszechświata.
Jako historyk astronomiiStudiowałem, jak wkład Vera Rubin ukształtował astrofizykę. Nazwa Obserwatorium jest dopasowana, biorąc pod uwagę, że jego dane wkrótce zapewnią naukowcom sposób na wykorzystanie jej pracy i rzucić więcej światła na ciemną materię.
Szeroki widok wszechświata
Z punktu widzenia w chilijskich górach, Obserwatorium Rubin udokumentuje wszystko widoczne na południowym niebie. Co trzy noce obserwatorium i jego aparat o mocy 3200 megapikseli będą zapisywać nieba.
Ten aparat, mniej więcej wielkości małego samochodu, to Największy aparat cyfrowy, jaki kiedykolwiek zbudował. Obrazy uchwycą obszar nieba około 45 razy większy od wielkości pełnego Księżyc. Z dużym aparatem o szerokim polu widzenia Rubin będzie produkować około pięciu petabajtów danych każdego roku. To jest około 5000 lat piosenek mp3.
Po tygodniach, miesiącach i latach obserwacji astronomowie będą mieli rekord poklatkowy ujawniający wszystko, co eksploduje, błyska lub ruchy- takie jak supernoweW zmienne gwiazdy Lub asteroidy. Będą również mieli największe badanie galaktyk, jakie kiedykolwiek przeprowadzono. Te galaktyczne poglądy są kluczem do badania ciemnej materii.
Galaktyki są kluczem
Obrazy głębokiego pola z Hubble Space TelescopeThe James Webb Space Telescope a inni wizualnie ujawnili obfitość galaktyk we wszechświecie. Te obrazy są wykonywane z długim czasem ekspozycji na zebranie najwięcej światła, dzięki czemu pojawiają się nawet bardzo słabe obiekty.
Badacze wiedzą teraz, że te galaktyki nie są losowo rozmieszczone. Grawitacja i ciemna materia wciągają i poprowadź ich w strukturę przypominającą sieć pająka lub wannę z bąbelkami. Obserwatorium Rubina rozszerzy się na poprzednie ankiety galaktyczne, zwiększając precyzję danych i przechwytując miliardy więcej galaktyk.
Oprócz pomagania w strukturze galaktyk w całym wszechświecie, ciemna materia zniekształca również pojawienie się galaktyk poprzez efekt, o którym mowa soczewka grawitacyjna.
Światło podróżuje w przestrzeni w linii prostej – chyba że zbliża się do czegoś masywnego. Gravity zakręca ścieżkę Light, która zniekształca sposób, w jaki ją widzimy. Ten efekt soczewki grawitacyjnej zapewnia wskazówki, które mogą pomóc astronomom zlokalizować ciemną materię. Im silniejsza grawitacja, tym większy zakręt na ścieżce światła.
Odkrywanie ciemnej materii
Przez wieki astronomowie śledzili i mierzyli ruch planet w Układzie Słonecznym. Odkryli, że wszystkie planety podążają ścieżką przewidywaną przez Prawa ruchu Newtonaz wyjątkiem Uranu. Astronomowie i matematycy uzasadnili, że jeśli prawa Newtona są prawdziwe, musi istnieć trochę brakują Uran. Z tej hipotezyodkryli Neptuna, potwierdzając prawa Newtona.
Z możliwością widzenia słabszych obiektów w latach 30. XX wieku, astronomowie zaczęli śledzić ruchy galaktyk.
California Institute of Technology Astronomer Fritz Zwicky ukuł termin ciemna materia w 1933 r. Po obserwacji galaktyki w klastrze śpiączkowych. Obliczył masę galaktyk na podstawie ich prędkości, które nie pasowały do ich masy na podstawie liczby obserwowanych gwiazd.
Podejrzewał, że klaster może zawierać niewidoczną, brakującą materię, która powstrzymała galaktyki przed odlewaniem. Ale przez kilka dziesięcioleci brakowało mu wystarczających dowodów obserwacyjnych, aby poprzeć jego teorię.
Wprowadź Vera Rubin
W 1965 roku, Vera Rubin Została pierwszymi kobietami zatrudnionymi w personelu naukowym w Departamencie Magnetyzmu Ziemia Instytucji Carnegie w Waszyngtonie
Współpracowała z Kentem Fordem, który zbudował wyjątkowo wrażliwy spektrograf i chciał zastosować go do projektu badań naukowych. Rubin i Ford wykorzystali spektrograf, aby zmierzyć, jak szybkie gwiazdy orbitują wokół centrum ich galaktyk.
W układzie słonecznym, gdzie większość masy znajduje się w słońcu w centrum, najbliższa planeta, rtęć, porusza się szybciej niż najdalej planety, Neptune.
„Spodziewaliśmy się, że gdy gwiazdy dotarły coraz dalej od centrum ich galaktyki, będą orbitować wolniej i wolniej” Rubin powiedział w 1992 roku.
To, co znaleźli w galaktykach, zaskoczyło ich. Gwiazdy z dala od centrum Galaxy poruszały się tak szybko jak gwiazdy bliżej.
„A to naprawdę prowadzi tylko do dwóch możliwości” Rubin wyjaśnił. „Albo prawa Newtona nie zawierają, a fizycy i astronomowie żałośnie się tego boją… (lub) gwiazdy reagują na grawitacyjne pole materii, którego nie widzimy”.
Dane uwydatnione, gdy Rubin stworzył wykres po wykresie. Jej koledzy nie wątpiły w jej obserwacje, ale interpretacja pozostała debatą. Wiele osób było niechętnych Zaakceptowanie, że mroczna materia była konieczna, aby uwzględnić ustalenia w danych Rubina.
Rubin kontynuował badanie galaktyk, mierząc, jak szybko się w nich porusza się gwiazdy. Nie była zainteresowana badaniem samej ciemnej materii, ale kontynuowała dokumentowanie jej wpływu na ruch galaktyk.
Dziedzictwo Vera Rubina
Dziś więcej osób zdaje sobie sprawę z obserwacji i wkładu Rubina w nasze rozumienie ciemnej materii. W 2019 r Duży teleskop z badań synoptycznych Do Obserwatorium Vera C. Rubin. W czerwcu 2025 r. Mennica w USA Wydał ćwierć Wręczka Vera Rubin.
Rubin nadal gromadziła dane o ruchach galaktyk podczas swojej kariery. Inni podeszli tam, gdzie skończyła i pomogli Advance Dark Matter Research W ciągu ostatnich 50 lat.
W latach 70. fizyk James Peebles i astronomowie Jeremiah Ostriker i Amos Yahil Utworzono symulacje komputerowe poszczególnych galaktyk. Doszli do wniosku, podobnie jak Zwicky, że w galaktykach nie było wystarczającej liczby widocznych materii, aby nie leciały.
Zasugerowali, że jakakolwiek ciemna materia – niech to zimne gwiazdyW Czarne dziury Lub jakaś nieznana cząstka – może być nawet 10 razy więcej ciemnej materii niż zwykła materia w galaktykach.
Przez 10 lat Obserwatorium Rubin powinno dać jeszcze więcej badaczy możliwość dodania do naszego zrozumienia ciemnej materii.
Ten artykuł jest opublikowany z Rozmowa na licencji Creative Commons. Przeczytaj Oryginalny artykuł.
