Materia Oscura

Qual è il problema con l'Universo? Circa il 31%.

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Se vuoi capire l'Universo - e noi lo facciamo - devi capire cosa c'è dentro. Non intendo stelle e pianeti e buchi neri e simili. Dobbiamo essere ancora più ampi.

Quanta energia c'è nell'Universo? Quanta importanza? E per essere un po' più specifici, che tipo di energia e materia?

chiamiamo questo il bilancio massa/energia dell'Universo . Come un bilancio familiare, (si spera) tiene conto di tutto ciò che contiene, diviso per tipo. Nel caso dell'Universo, sappiamo che è composto da - in ordine decrescente - energia oscura , materia oscura , e materia normale. Ma quanto di ciascuno?



Un nuovo studio ha esaminato solo la materia , e ne è uscito un numero abbastanza ristretto: il 31,5 ± 1,3% dell'Universo è fatto di materia (che, a sua volta, implica che il 68,5% è energia oscura).

Questi numeri sono piuttosto importanti. Se l'Universo avesse meno materia, si espanderebbe più rapidamente: in un certo senso, la gravità di quella materia rallenta l'espansione.

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Il bilancio di massa/energia dell'Universo ci mostra che la maggior parte delle cose nel cosmo è energia oscura, poi la materia oscura, infine la materia normale che costituisce gas, polvere e stelle. Attestazione: UCR/Mohamed AbdullahIngrandire

Il bilancio di massa/energia dell'Universo ci mostra che la maggior parte delle cose nel cosmo è energia oscura, poi la materia oscura, infine la materia normale che costituisce gas, polvere e stelle. Credito: UCR/Mohamed Abdullah

Questo ha anche implicazioni per le cose in l'Universo, e non solo l'Universo stesso. Ad esempio, nell'Universo primordiale la gravità ha aiutato ad ammassare la materia, poiché era attratta da se stessa. Si è condensato fuori dalla zuppa calda di roba, formando galassie e ammassi di galassie . Se il budget della materia fosse stato diverso, le galassie e gli ammassi avrebbero avuto un aspetto diverso, o forse non si sarebbero formati affatto.

Dobbiamo la nostra esistenza a questi numeri.

In effetti, erano gli ammassi di galassie su cui si concentrava il nuovo lavoro. Queste sono immense collezioni di intere galassie, centinaia o migliaia, tutte tenute insieme dalla loro reciproca gravità. La loro struttura dipende dalla densità della materia nell'Universo, quindi esaminandoli gli scienziati potrebbero capire quella densità.

Il numero di ammassi in un dato volume dell'Universo dipende dalla densità di massa (indicata con Ωm), quindi misurare le masse degli ammassi ti dice la densità di massa dell'Universo. Attestazione: UCR/Mohamed AbdullahIngrandire

Il numero di ammassi in un dato volume dell'Universo dipende dalla densità di massa (indicata con Ωm), quindi misurare le masse degli ammassi ti dice la densità di massa dell'Universo. Credito: UCR/Mohamed Abdullah

Hanno sviluppato un metodo per trovare i cluster nel modo più imparziale possibile le. Hanno osservato l'incredibile cifra di 700.000 galassie, quindi hanno esaminato le loro posizioni e i movimenti nello spazio per vedere se appartenevano ad ammassi. Da questo campione hanno selezionato 756 ammassi di galassie vicine (fino a circa 1,6 miliardi di anni luce di distanza, quindi 'vicino' è relativo) da utilizzare nella loro analisi.

Poi hanno trovato la cosiddetta funzione di massa dell'ammasso, che è il numero di ammassi nell'Universo in un dato volume di spazio per una data massa dell'ammasso. Quindi in alcune parti dell'Universo potresti vedere molti ammassi di piccola massa, meno di peso medio e un numero minore di ammassi veramente enormi, per esempio. Questa distribuzione è sensibile alla densità della materia nell'Universo ed è complicata da cose come il fatto che la densità cambia nel tempo man mano che l'Universo si espande, così come la difficoltà nel determinare la massa dell'ammasso.

Quest'ultimo pezzo è un duro. Esistono molti modi per stimare la massa di un cluster, molti dei quali sono di natura statistica (guardando molti cluster per calcolare la media delle statistiche rumorose). Questi introducono altri problemi, tuttavia, rendendolo difficile. In questo caso, gli scienziati hanno scelto di utilizzare il cosiddetto metodo viriale per ottenere la massa: mentre le galassie si muovono in un ammasso, interagiscono e scambiano energia (quelle più veloci attirano quelle più lente, ad esempio, accelerandole). Questo dipende dalla massa totale del cluster e fornisce un buon modo per ottenere quel numero.

Hanno quindi eseguito i numeri per vedere di quale densità di massa cosmica avevano bisogno per spiegare la distribuzione di massa degli ammassi e hanno ottenuto il 31,5% (usando appena i loro dati hanno ottenuto il 31% con un'incertezza di circa il 2,3%, ma combinando i loro risultati con altri studi hanno ottenuto una cifra leggermente più accurata).

In generale, questo numero è a piccolo leggermente superiore alla maggior parte degli altri metodi (varia dal 25 al 35% a seconda di come lo si misura), ma non in modo allarmante. Sostengono che la loro è la misurazione più accurata di questo numero mai effettuata, ma lascerò che altri esperti elaborino questa affermazione.

Ti permette anche di calcolare la densità media della materia nell'Universo, ed è di circa 10-2. 3grammi per metro cubo. È piccolissimo. È l'equivalente di circa 6 atomi di idrogeno per metro cubo. Per fare un confronto, a livello del mare l'aria ha circa 1.200 grammi per metro cubo, o circa 1025atomi per metro cubo - un fattore di circa un settillion (o un milione di milioni di milioni) in più. Lo spazio è davvero vuoto.

Prendo nota anch'io che questo è totale materia, compresa la materia oscura e 'normale'. Il bilancio della materia si nell'universo è circa 5-a-1 materia da oscura a normale, quindi approssimativamente una divisione di 84/16. Quel rapporto non è molto noto però. Un'idea, per inciso, è che la materia oscura è fatta di assioni? , che sono una particella teorica con massa molto bassa. Se è così, allora quel metro cubo di spazio avrebbe più di un atomo di idrogeno al suo interno e molti miliardi di assioni.

Quindi ecco qua. Questo nuovo studio, se dovesse funzionare, è un altro passo per chiarire tutto questo. Ogni giorno ci avviciniamo un po' di più per capire, beh, l'universo , e perché siamo qui a tutti. Può sembrare un po' esoterico, ma guardati intorno. Tutta quella roba che vedi esiste , e lo fa a causa di come funziona l'Universo. Guardare sotto il suo cofano è una delle cose più belle che fanno gli umani.



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