Σκοτεινή Ύλη.

Παρουσίαση με θέμα: "Σκοτεινή Ύλη."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σκοτεινή Ύλη

2 Ποιο είναι το πρόβλημα;
Στη δεκαετία του '30 εξετάστηκε για πρώτη φορά η πιθανότητα ύπαρξης μεγάλων ποσοτήτων κάποιας αόρατης μάζας γαλαξιών από τον Ελβετό αστρονόμο Φριτς Τσουίκι, ο οποίος υπολόγισε ότι η παρατηρούμενη και ανιχνεύσιμη μάζα των γαλαξιών δεν επαρκούσε, προκειμένου να διατηρηθεί η συνοχή τους.

3 Ποιο είναι το πρόβλημα;
Πράγματι, οι γαλαξίες περιστρέφονταν ο ένας γύρω από τον άλλον ταχύτερα απ' ό,τι θα επέτρεπαν οι νόμοι της Φυσικής, πράγμα που σημαίνει ότι θα έπρεπε να έχουν εξακοντιστεί στις παρυφές του σύμπαντος, εκτός εάν η έλξη κάποιας αόρατης ύλης τούς συγκρατούσε στη θέση τους

4 Σκοτεινή Ύλη Ίσως το μεγαλύτερο μυστήριο της σύγχρονης Αστρονομίας αφορά στη λεγόμενη «σκοτεινή ύλη». Οι περισσότερες προσπάθειες εξήγησής της έχουν αποτύχει. Σαν να μην έφτανε αυτό, τώρα προστίθενται και οι διαφωνίες των επιστημόνων για το πώς πρέπει να ερμηνευθούν τα πειράματα.

5 Η Γνώμη των Επιστημόνων
Ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η σκοτεινή ύλη είναι μεσοαστρική σκόνη, πλανήτες, νεκρά άστρα, αστέρες νετρονίων, μαύρες οπές, σκοτεινοί γαλαξίες ή αέρια που αποτελούνται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Άλλοι διατείνονται ότι το μεγαλύτερο μέρος της σκοτεινής ύλης περιέχει άγνωστα μέχρι στιγμής σωματίδια.

6 Σκοτεινή Ύλη Η ύλη που παρατηρούμε στο Σύμπαν αποτελείται από άστρα, νεφελώματα, σκόνη και θερμά αέρια που εκπέμπουν φως. Οι επιστήμονες όμως, έχουν ενδείξεις ότι υπάρχουν τεράστιες ποσότητες αόρατης ύλης, καθώς η ορατή ύλη δεν επαρκεί για να συγκρατήσει τους γαλαξίες με τη βαρύτητά της. Αυτή η αόρατη ύλη είναι η Σκοτεινή Ύλη.

7 Οι Νόμοι του Νεύτωνα

8 Σκοτεινή Ύλη Μελετώντας την κίνηση των περιφερειακών άστρων στους σπειροειδείς γαλαξίες, οι αστρονόμοι βρήκαν ότι τα άστρα αυτά περιστρέφονται με μεγαλύτερη ταχύτητα απ’ ότι επιτρέπει η ορατή μάζα του γαλαξία. Για να αιτιολογηθεί η κίνηση των περιφερειακών άστρων στους σπειροειδείς γαλαξίες οι αστρονόμοι εισήγαγαν τη Σκοτεινή Ύλη.

9 Πώς Υπολογίζουμε τη Μάζα ενός Γαλαξία;
Υπολογίζοντας τη μάζα του γαλαξία από το φως που εκπέμπει. Από την ταχύτητα περιστροφής των περιφερειακών άστρων και τη Νευτώνια Μηχανική.

10 Ζυγίζοντας έναν Γαλαξία από το φως του.
ΜΗ=2·1030 kg ΦΗ=4·1026 Joule ΜΗ/ΦΗ=5000 kg/J Μέσος Όρος στο Γαλαξία μας: Μ/Φ=10 ΜΗ/ΦΗ Φωτεινότητα Γαλαξία Φ=1010 ΦΗ Μάζα Γαλαξία: 1011 ΜΗ

11 Υπολογίζοντας τη Μάζα ενός Γαλαξία από την Τροχιακή Ταχύτητα των Περιφερειακών Άστρων του

12 Γραφική Παράσταση ταχύτητας – απόστασης από το κέντρο για το Ηλιακό Σύστημα

13 Εφαρμογή της Νευτώνιας Μηχανικής στους Γαλαξίες
Πρέπει να λάβουμε μια καμπύλη ανάλογη μ’ αυτή του Ηλιακού Συστήματος

14 Οι Αστρονομικές Παρατηρήσεις

15

16 Η Αποκάλυψη της Σκοτεινής Ύλης

17 Άλως Σκοτεινής Ύλης

18 Άλως Σκοτεινής Ύλης

19 Άλως Σκοτεινής Ύλης

20 Τα μέλη μιας ομάδας γαλαξιών φαίνονται να κινούνται με μεγαλύτερες ταχύτητες από ότι δικαιολογούν οι βαρυτικές δυνάμεις ανάμεσα στις μάζες των γαλαξιών. Άρα θα πρέπει να υπάρχει σκοτεινή ύλη που έλκει τους γαλαξίες προκαλώντας τις αυξημένες ταχύτητες

21 Γενική Θεωρία της Σχετικότητας
Το βαρυτικό πεδίο ενός σώματος με μεγάλη μάζα κάμπτει το φως και λειτουργεί ως βαρυτικός φακός

22

23 Η Σκοτεινή Ύλη ως Βαρυτικός Φακός

24 Η ύλη ρέει εκτός του γαλαξία UGC 10214- αλλά προς τα πού;

25 Σκοτεινή Ύλη Η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να είναι κάποια από τις παρακάτω εκδοχές

26 Νετρίνα WIMPs MACHOs Μαύρες Τρύπες
Σωματίδια χωρίς φορτίο που αλληλεπιδρούν ασθενικά με την ύλη Ασθενώς αλληλεπιδρόντα σωματίδια Λευκοί νάνοι, καφέ νάνοι, πλανήτες Αντικείμενα με ισχυρό βαρυτικό πεδίο Υπάρχουν σε μεγάλη αφθονία Προβλέπονται από τη θεωρία Η πιο απλή θεωρία Προβλέπονται από τη ΓΘΣ Έχουν πολύ μικρή μάζα Δεν έχουν παρατηρηθεί ακόμη Απαιτείται τεράστιος αριθμός

27 Συμπεράσματα Το ποσό της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν εκτιμάται με διάφορες τεχνικές όπως, η τροχιακή ταχύτητα των περιφερειακών άστρων στους σπειροειδείς γαλαξίες, η βαρυτική διάθλαση, η ταχύτητα των γαλαξιών στα σμήνη. Η συνηθισμένη ύλη που μπορούμε να ανιχνεύσουμε ανέρχεται στο 4%, η σκοτεινή ύλη η οποία είναι απαραίτητη για να εξηγηθούν τα προηγούμενα φαινόμενα ανέρχεται στο 21% και τα υπόλοιπα 75% τι είναι;

28 Η Σύνθεση του Κόσμου

29 Σκοτεινή Ενέργεια

30 Ποιο είναι το πρόβλημα με τη Σκοτεινή Ενέργεια;
Ποιες αστρονομικές παρατηρήσεις υποχρέωσαν τους επιστήμονες να εισάγουν τη σκοτεινή ενέργεια;

31 Ποιο είναι το πρόβλημα με τη Σκοτεινή Ενέργεια;
Το 1998 δύο ανεξάρτητες ομάδες αστρονόμων που ερευνούσαν για μακρινούς σούπερ νόβα προσδοκώντας να μετρήσουν τον ρυθμό ελάττωσης της διαστολής του σύμπαντος διαπίστωσαν ότι η διαστολή του σύμπαντος επιταχυνόταν.

32 Οι Αστρονομικές Παρατηρήσεις

33 Οι Αστρονομικές Παρατηρήσεις

34 Ιστορική Εξέλιξη

35 Ιστορική Εξέλιξη Το 1916 ο Αϊνστάιν διατυπώνει τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Η Γ.Θ.Σ. προβλέπει ένα δυναμικό Σύμπαν. Το 1916 η επιστημονική κοινότητα πιστεύει σ΄ ένα στατικό και αμετάβλητο στο χρόνο Σύμπαν. Ο Αϊνστάιν εισάγει στις εξισώσεις της Γ.Θ.Σ. την κοσμολογική σταθερά λ ώστε η θεωρία του να περιγράφει ένα στατικό Σύμπαν.

36 Ιστορική Εξέλιξη Το 1922 ο ρώσος μαθηματικός Friedmann επιλύει τις εξισώσεις της Γ.Θ.Σ. και πρότεινε ένα διαστελλόμενο μοντέλο του Σύμπαντος, που αποκαλείται σήμερα θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

37 Ιστορική Εξέλιξη Το 1929 ο Edwin Hubble, με παρατηρήσεις που πραγματοποιήθηκαν από το τηλεσκόπιο του όρους Ουίλσον, ανακάλυψε ότι όσο μακρύτερα βρίσκονται οι άλλοι γαλαξίες από εμάς, τόσο ταχύτερα απομακρύνονται. Το Σύμπαν διαστέλλεται με τέτοιον τρόπο ώστε η απόσταση μεταξύ δύο οποιωνδήποτε γαλαξιών να αυξάνεται σταθερά με το χρόνο.

38 Ιστορική Εξέλιξη Ο Αϊνστάιν το 1931 μετά τα νέα ευρήματα του Hubble, αφαίρεσε την κοσμολογική σταθερά λ από τις εξισώσεις του και απεδέχθη το διαστελλόμενο σύμπαν. Ανέφερε την ύπαρξη της κοσμολογικής σταθεράς λ ως το "μέγιστο λάθος του".

39 Τα Νέα Επιστημονικά Δεδομένα
Το 1998 δύο επιστημονικές ομάδες επιβεβαίωσαν ότι το σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενο. Η ανακοίνωση αυτή έφερε αναγκαστικά στο προσκήνιο την ξεχασμένη κοσμολογική σταθερά λ του Αϊνστάιν ή την κοσμική αντιβαρύτητα, συγχρόνως όμως έδωσε νέα διάσταση στην έννοια του κενού χώρου.

40 Η Πιθανή Εξέλιξη του Σύμπαντος

41 Τα Νέα Δεδομένα

42 Το Ανοικτό Σύμπαν διαστέλλεται γιατί δεν περιέχει αρκετή μάζα ώστε η βαρύτητα να σταματήσει την διαστολή. Το Κλειστό Σύμπαν περιέχει αρκετή μάζα ώστε να φρενάρει τη διαστολή και τελικά να συνθλιβεί

43 Το Μέλλον του Κόσμου Το μέλλον του Σύμπαντος εξαρτάται από το ποσό της μάζας που περιέχει

44 Το Μέλλον του Κόσμου

45 Η Μάζα του Σύμπαντος

46 Ενέργεια εναντίον Βαρύτητας

47 Ενέργεια εναντίον Βαρύτητας
Για να ερμηνεύσουμε το επιταχυνόμενα διαστελλόμενο Σύμπαν πρέπει να εφεύρουμε μια μορφή Ενέργειας. Αυτή είναι η Σκοτεινή Ενέργεια.

48 Πρώτος ο Δημόκριτος είπε:
Το κενό δεν ισοδυναμεί με το τίποτα

49 Σκοτεινή Ενέργεια Σύμφωνα με την Κβαντική Φυσική, η ενέργεια είναι ένα ενδογενές συστατικό του χώρου.

50 Αλληλεπιδράσεις Σωματιδίων

51 Ίσως να μην ήταν το μεγαλύτερο λάθος της ζωής μου!!!
Σκοτεινή Ενέργεια Ίσως να μην ήταν το μεγαλύτερο λάθος της ζωής μου!!! Η Κοσμολογική σταθερά Λ του Αϊνστάιν έχει την ίδια ακριβώς επίδραση με την Σκοτεινή Ενέργεια. Δηλαδή αντιστρατεύεται την Βαρύτητα.

52 1900 Η κλασική Φυσική στο Απόγειό της
Λόρδος Κέλβιν: Υπάρχουν δύο συννεφάκια στον ορίζοντα…

53 Σήμερα Ο ουρανός είναι συννεφιασμένος κατά 96%

54 Η Σύνθεση του Κόσμου

55 Η Σύνθεση του Κόσμου