מהו חומר אפל?

חומר אפל הוא השם שניתן למספר גדול של עניין בעל אופי לא ידוע שההשפעה שלו משפיעה באופן כוח משיכה על הדינמיקה של גלקסיות והיקום עצמו. הוא האמין כי חומר אפל יכול להיווצר על ידי חפצים קומפקטיים וסופר מסיביים, כמו חורים שחורים חלקיקים ראשוניים או היפותטיים וכמעט בלתי ניתנים לזיהוי המכונים נייטרינו אינרטי.

ראה גם: מה הם כוכבי לכת?

מהו חומר אפל?

בערך 95% מכל העניין המרכיב את היקום שלנו עשוי, ככל הנראה דבר שאיננו מכירים ואיננו יכולים לצפות בו ישירות. יתר על כן, שליש מכל העניין הלא ידוע הזה, המכונה חומר אפל, אינו מתקשר אלקטרומגנטיתומבחינה אתיתכלומר, הוא אינו מסוגל לפלוט או לספוג קרינה כלשהי.

עם זאת, תצפיות אסטרונומיות מצביעות על כך שחומר אפל עשוי להיות אינטראקציה בין כוח משיכה עם חומר רגיל, אשר ידוע לנו ונוצר על ידי פרוטונים, נויטרונים, אלקטרונים וכל שאר החלקיקים הקיימים במודל הסטנדרטי.

אם קיים חומר אפל, אין חללים "ריקים" כפי שנראים בתמונה.

קיומו של חומר אפל היה נגזר מהתצפית עלאפקטיםכוח משיכה שלא יכול היה להתקיים אם היינו שוקלים אך ורק את קיומו של החומר הרגיל היוצר כוכבי לכת, כוכבים וגלקסיות. על פי השפעות הכבידה הללו, ההערכה היא כי

• רק 5% ממסת היקום כולו מורכבים מבריונים (חומר רגיל);
• 25% נוצרים על ידי חומר אפל;
• 70% מיוצרים בצורה אנרגיה אקזוטית ומובנת מעט, הנקראת אנרגיה שחורה.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

כיצד חומר אפל משפיע על היקום?

על פי חוק הכבידה האוניברסלי, א כוח כבידה מה שגוף אחד מסוגל להפעיל על גוף אחר פרופורציונאלי לתוצר המוניו. כוח כזה, שתמיד מושך, מצביע לכיוון מרכז המסה מכל אחד מהגופים הללו, מסיבה זו, כוח הכבידה עובד כ- כוח צנטריפטלי, המסוגלים ליצור כוכבי לכת, אסטרואידים וגופים שמימיים אחרים מתארים מסלולים סביב עצמים מסיביים יותר כמו כוכבים, חורים שחורים וכו '.

קח, למשל, את מסלולים של כל גרמי השמים שמסתובבים במרכז הגלקסיה שלנו. ידוע כי עד למצב מסוים ממצב זה (כ -15 ק"ג - קילוגרם), מהירות מסלול הגופים מצייתת ל חוקי קפלר, שמקורם בכבידה אוניברסלית, כלומר, מהירויות אלה יורדות עם השורש הריבועי של המרחק המפריד בין גרמי השמיים למרכז הגלקסיה שלנו.

ממרחק של 15 ק"ג לתופעות מתחילים להיות מוזרים, ומהירות מסלולם של גרמי השמיים נותרה קבוע למרחק רב ומנקודה מסוימת מתחיל לגדול כאילו משהו מאיץ את התרחבותו מסלולים.|1|

גרף מהירות מסלול לעומת מרחק.

ראה גם: אניטריוויה מדהימה לגבי סמערכת סשלום

ממה עשוי חומר אפל?

כרגע אין תשובה מספקת לחלוטין מאיזה חומר אפל עשוי, אולם לפיזיקאים יש כמה מועמדים לתפקיד:

• כוכבי גמד חומים וחורים שחורים ראשוניים: הם אובייקטים בממדים פלנטריים, ניחנים בהמוני ענק וכמעט בלתי אפשרי לזיהוי. יש קוסמולוגים הסבורים כי גרמי השמים הללו עשויים להיות המפתח להסבר החומר האפל.
• נייטרינים אינרטיים: יש תאוריות המצביעות על כך שחומר אפל עשוי להיווצר על ידי סוג חלקיק היפותטי - הנייטרינים האינרטים, הרבה יותר מסיביים מהניטרינים הידועים. תיאורטית, נייטרינים אינרטיים אינם מתקשרים עם אף אחד מהכוחות הקיימים במודל הסטנדרטי, אלא רק באמצעות כוח המשיכה.

הערה

|1| כדי לגשת לנתוני הפניה לתמונות, לחץ פה.

מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

הלרברוק, רפאל. "מה זה חומר אפל?"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-materia-escura.htm. גישה אליו ב -28 ביוני 2021.