Przede wszystkim zacznę od kilku pomysłów:
- Materia barionowa : Baryony to cząstki elementarne złożone z 3 kwarków. Obejmuje to protony i neutrony, a termin materia barionowa odnosi się do materii wykonanej z barionów, takich jak atomy. Przykłady materii niebarionowej obejmują neutrina, wolne elektrony i inne substancje egzotyczne.
- Rzeczy takie jak planety, gwiazdy, pyły itp. Są zbudowane z atomów, a zatem są klasyfikowane jako materia barionowa.
Teraz, jak wiemy, że materia ciemna jest obecny we wszechświecie?
Astronomowie mierzą przyciąganie grawitacyjne galaktyk i grup / gromad galaktyk na podstawie zachowania obiektów podczas interakcji z tymi obiektami. Niektóre przykłady obejmują odpędzanie gazu / pyłu pływowego, orbitę gwiazd w galaktyce oraz soczewkowanie grawitacyjne odległego światła z dużej gromady. Za pomocą tego określają masę galaktyki (lub grupy galaktyk). Możemy również określić masę galaktyki lub grupy, patrząc na nią i sumując masę wszystkich obiektów (takich jak gwiazdy, pył, gaz, czarne dziury i inne substancje barionowe). Chociaż obie metody dają nam przybliżenia, jasne jest, że masa grawitacyjna galaktyk i grup przekracza masę barionową 10–10 razy.
Kiedy astrofizycy po raz pierwszy odkryli to zjawisko, musieli wymyślić wiarygodne wyjaśnienie, dlatego zasugerowali, że istnieje jakaś nowa, niewidzialna materia zwana ciemną materią. (Poza tym: niektórzy astrofizycy wymyślili również inne wyjaśnienia, takie jak zmodyfikowana grawitacja, ale jak dotąd ciemna materia najlepiej tłumaczy obserwacje).
Okej, więc skąd wiemy, że ciemna materia nie jest jakąkolwiek materią barionową?
Istnieje kilka powodów, dla których astrofizycy wiedzą, że jest bardzo mało prawdopodobne, aby ciemna materia była barionowa. Przede wszystkim, jeśli wszystkie gwiazdy w galaktyce świecą na ogrzewany obiekt, ciepło to powoduje uwolnienie promieniowania, zwanego promieniowaniem termicznym , i każdy obiekt (barionowy) powyżej zera Kelvina (lub -273,14 ° C) emituje to promieniowanie. Jednak ciemna materia w ogóle nie emituje promieniowania (stąd nazwa ciemność!)
Gdyby ciemna materia była barionowa, oznaczałoby to również, że mogłaby emitować światło. Gdybyśmy dostali grudkę materii barionowej * i umieścili ją w przestrzeni, skurczyłby się grawitacyjnie i ostatecznie utworzyłby gwiazdę lub czarną dziurę ** - z których oba moglibyśmy zobaczyć.
Z tych powodów ciemna materia w galaktykach oraz w grupach / gromadach galaktyk nie może być barionowa, a więc nie mogą to być planety, martwe gwiazdy, asteroidy itp. Zdecydowanie nie byłyby to planety, ponieważ nie ma możliwości 10-100 razy większej niż masa gwiazd w galaktyce byłaby planetami, ponieważ mechanizm tworzenia planet opiera się na supernowych, a liczba supernowych potrzebnych do tego, że wiele planet byłaby o wiele za duża, aby dorównać naszym obserwacjom. Mam nadzieję, że to odpowiedziało na twoje pytanie!
* pod warunkiem, że skupisko materii barionowej było duże, a ilość galaktyk na pewno jest!
** nie obserwujemy bezpośrednio czarnych dziur, ale widzimy promieniowanie z ich dysków akrecyjnych.