Pimeä aine
Sivulta puuttuu 
Lambda-CDM-malli · Pimeä aine
Pimeä energia · Pimeä virtaus
Pimeä aine on maailmankaikkeudessa esiintyvä aineen tyyppi, joka ei vaikuta absorboivan tai emittoivan valoa tai muuta sähkömagneettista säteilyä. Sen vaikutuksen tavalliseen aineeseen voi kuitenkin havaita painovoiman tai mahdollisesti heikon vuorovaikutuksen kautta. Nykyisten arvioiden mukaan pimeä aine muodostaa 26,8 % havaittavan maailmankaikkeuden massaenergiasta (vrt. tavallinen aine muodostaa 4,9 %) ja suurimman osan sen varsinaisesta aineesta.[1]
Ensimmäisenä pimeän aineen olemassaoloa ehdotti Fritz Zwicky, Kalifornian teknillisestä yliopistosta (Caltech) vuonna 1933 pääteltyään sen Linnunradan kohteiden liikkeen (joka ei sopinut niiden oletettuun massaan) perusteella.[2] Nykyäänkään pimeän aineen koostumuksesta ei olla varmoja, ja kyseessä saattaisi olla esimerkiksi toistaiseksi tuntematon subatominen hiukkanen.
Sisällysluettelo |
Havaintoja [muokkaa]
Alun perin pimeän aineen hypoteesi kehitettiin selittämään anomaalisia astronomisia havaintoja. Zwicky sovelsi viriaaliteoreemaa muutamiin galaksijoukkoihin ja havaitsi joukkojen massojen olevan hyvin paljon suurempia kuin niiden kirkkauden perusteella massa-luminositeettisuhteesta voidaan laskea.[3]
Tunnetuin esimerkki tarpeesta pimeälle aineelle liittyy galaksien rotaatiokäyrän muotoon. Tämä käyrä esittää tähtien liikkumisnopeuden galaksin ympäri niiden galaksin keskeltä mitatun etäisyyden funktiona. Jos galaksin massajakauma vastaa siinä näkyvien tähtien ja kaasun jakaumaa ja jos tämän massan aiheuttama painovoima on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön, rotaatiokäyrän tulisi laskea etäisyyden kasvaessa. Näin ei kuitenkaan käy. 1960-luvun lopulla Vera Rubin osoitti, että galaksien rotaatiokäyrät eivät laske, vaan rotaationopeus galaksin ympäri on likimain vakio etäisyydestä riippumatta. Koska tähtitiheys laskee jyrkästi galaksin ulko-osia kohti, rotaatiokäyrää "nostaa" jokin näkymätön massa.
Pimeä aine näkyy myös galaksijoukkojen muodostamissa gravitaatiolinsseissä. Tutkimalla galaksijoukon painovoimakentän vääristämiä kuvia joukon takana sijaitsevista galakseista, saadaan määritettyä linssinä toimivan galaksijoukon massajakauma ja kokonaismassa. Vertaamalla tulosta galaksin tähtien ja kaasun emittoimasta valosta laskettavissa olevaan massaan ja erityisesti näkyvän aineen jakaumaan, osoittautuu, että galaksijoukkojen massasta suurin osa on pimeää ainetta. Gravitaatiolinssi-ilmiön erityinen vahvuus on, että sillä saadaan riippumaton käsitys pimeän aineen jakaumasta. Tällä menetelmällä onkin voitu osoittaa, ettei pimeän aineen jakauma seuraa suoraan näkyvän aineen jakaumaa.
Pimeän aineen tutkimuksen kannalta mielenkiintoisia ovat myös alhaisen pintakirkkauden galaksit. Näiden massa vastaa tavanomaisen kääpiögalaksin massaa, mutta niissä on vain hyvin pieni määrä tähtiä. Näissä galakseissa, joita tunnetaan useita tuhansia, jopa 95% kokonaismassasta muodostuu muusta kuin valaisevasta materiaalista. Mielenkiintoinen kohde on myös Virgo HI21. Siitä radioaallonpituuksilla tehdyissä havainnoissa nähdään kokonaan neutraalista vedystä muodostuva galaksi, mutta optisesti alueelta ei havaita lainkaan tähtiä.[4]
Pimeän aineen tarve seuraa kiinteästi myös alkuräjähdykseen liittyvistä teorioista.
Pimeää ainetta on suurin osa maailmankaikkeuden aineesta. Planck -satelliitin mittausten mukaan vain 4,9%nbsp;% painovoiman perusteella lasketusta maailmankaikkeuden massanergiasta olisi näkyvää ainetta ja 26,8 % arvellaan koostuvan pimeästä aineesta. Loput 68,3 % koostuisi ”pimeästä energiasta”, joka on täysin tuntematonta.[1] Vaikka pimeä aine koostuisi eksoottisista, vielä tuntemattomistakin hiukkasista, se vaikuttaa näkyvien taivaankappaleiden kanssa painovoiman välityksellä.
Ehdokkaita pimeäksi aineeksi [muokkaa]
 |
Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkelille asianmukaisia lähteitä. |
- Fotiinot
- WIMPit ja erityisesti neutraliinot
- Muista ulottuvuuksista läpi pääsevä painovoimavaikutus (kts. braani-teoria Stephen Hawkingin kirjassa Maailmankaikkeus pähkinänkuoressa)
Aikaisempia ehdotuksia, jotka eivät enää sovi havaintoihin:
- Neutriinot
- MACHOt
- Vetypilvet, jotka eivät säteile
- mustat aukot
Katso myös [muokkaa]
Lähteet [muokkaa]
Kirjallisuutta [muokkaa]
- Davies, Paul: Kultakutrin arvoitus: Miksi maailmankaikkeus on juuri sopiva elämälle?. (The goldilocks enigma: Why is the universe just right for life?, 2006). Ursan julkaisuja 106. Suom. Hannu Karttunen. Helsinki: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, 2007. ISBN 978-952-5329-64-3.
- Enqvist, Kari: Kosmoksen hahmo. Helsinki: WSOY, 2003. ISBN 951-0-27916-1.
Aiheesta muualla [muokkaa]
