Materie întunecată rece

În cosmologie , materia întunecată rece (sau CDM , din engleză Cold dark matter ) este o formă ipotetică de materie (un fel de materie întunecată ) ale cărei particule se mișcă încet în raport cu viteza luminii (de unde și calificativul de frig ) care interacționează slab cu materie obișnuită și radiații electromagnetice ( negru ). Aproximativ 84,54% din materia care alcătuiește universul este considerată a fi materie întunecată , materia baryonică (care alcătuiește stele, planete și ființe vii) fiind doar o fracțiune din restul.

De la sfârșitul anilor 1990, majoritatea cosmologilor au favorizat teoria materiei întunecate (mai precis modelul ΛCDM ) pentru a descrie evoluția universului de la o stare inițială omogenă (așa cum arată radiația de fond difuză cosmologică ) la distribuția aglomerată a galaxiile și grupurile lor văzute astăzi, structurile la scară largă ale Universului .

Această teorie a fost publicată pentru prima dată în 1982 de trei grupuri independente de cosmologi: James Peebles la Princeton, James Richard Bond, Alex Szalay și Michael Turner și, în cele din urmă, George Blumenthal , H. Pagels și Joël Primack . Un articol de recenzie influent publicat în 1984 de Blumenthal, Sandra Moore Faber , Primark și omul de știință britanic Martin Rees , a detaliat detaliile teoriei.

Teorie

Cele primordiale găurile negre ale maselor intermediare (create în timpul Big Bang - ului și nu prin acreție de materie) între 30 și 300.000 de mase solare în halouri galactice sunt compatibile cu observațiile mari stele binare precum și cu microlentilele și stabilitatea discuri galactice .

În teoria materiei întunecate reci, structura crește ierarhic , cu obiecte mici care se prăbușesc mai întâi și se îmbină într-o ierarhie continuă pentru a forma obiecte din ce în ce mai masive. În paradigma de întuneric fierbinte materie , populară la începutul anilor 1980, structura nu formează ierarhic ( suma ) , ci mai degrabă forma de fragmentare ( în jos ), cu cele mai mari superciorchinii care formează în primul rând, foi turtit cum ar fi clatite, apoi se fragmenteze în bucăți mai mici la fel ca galaxia noastră, Calea Lactee . Predicțiile materiei întunecate fierbinți nu sunt de acord cu observațiile structurilor la scară largă, în timp ce paradigma materiei întunecate reci este în general de acord cu aceste observații.

Cu toate acestea, au apărut trei contradicții majore între predicțiile paradigmei materiei întunecate reci și observațiile galaxiilor și adunarea lor în spațiu, ceea ce a creat o potențială criză pentru întregul concept.

• Halo Concentrare Problema  : teoria materiei întunecată rece prezice că distribuția densității de halouri de materie întunecată formează vârfuri mai clare mult decât era de așteptat prin observarea curbelor de rotație de galaxii.
• problema galaxiei pitic  : teoria întuneric rece prezice materia existenta multor mici galaxii pitice a cărei masă ar fi de ordinul a 1/1000 din cea a Căii Lactee . Cu toate acestea, acestea nu au fost observate.
• Problema momentului unghiular: teoria materiei întunecate reci prezice o cantitate semnificativă de materie de moment unghiular scăzut absentă de pe majoritatea discurilor galactice.

Toate aceste probleme au oferit o serie de soluții. Cu toate acestea, nu este încă clar dacă acestea reprezintă o critică reală a paradigmei CDM sau o indicație că modelul are nevoie de o dezvoltare ulterioară.

Teoria CDM nu face predicții cu privire la compoziția exactă a particulelor de materie întunecată rece. În această lipsă de claritate se află tocmai una dintre marile puncte slabe ale teoriei. Cu toate acestea, aplicațiile sunt împărțite în trei categorii, fiecare având un nume plin de umor, așa cum se întâmplă adesea în fizică.

• WIMP (pentru particule masive slab interactive , franceză muierilor ) postulat că materia întunecată este un fel de particule grele de natură necunoscută. Din păcate, nu există particule cunoscute cu caracteristicile așteptate. Cercetarea lor include încercări de detectare directă folosind detectoare de înaltă sensibilitate, precum și teste de producție pe acceleratoare de particule .
• De axioni a constituit de fapt , primii candidați pentru materia întunecată rece. Caracteristicile lor cosmologice sunt foarte diferite de alte particule ale modelului standard , potențial fiind materie întunecată rece chiar și cu o masă foarte mică. Deoarece sunt o consecință a soluțiilor problemei CP puternice în cromodinamica cuantică, ele sunt, de asemenea, încă ipotetice și fac obiectul unei cercetări active.
• The Machos (din limba engleză Massive Compact Halo Objects ) postulat că materia întunecată constă în obiecte condensate , cum ar fi găurile negre , stele neutronice , pitice albe , foarte slab stele sau obiecte non-luminoase , cum ar fi planete . Cercetarea lor implică utilizarea lentilelor gravitaționale pentru a vedea efectele acestor obiecte asupra galaxiilor din fundal.

Se crede, de asemenea, că MDC poate fi alcătuit pur din resturi de inflație în gravitație, numite „particula X”, cum ar fi holeum  (în) .

Note și referințe

• (fr) Acest articol este preluat parțial sau în totalitate din articolul din Wikipedia în engleză intitulat „  Cold dark matter  ” (a se vedea lista autorilor ) .

1. Frampton, Paul H. (2010) "Căutând găuri negre de masă intermediară" Fizică nucleară B - Suplimentele procedurilor 200-202 : 176-8, doi: 10.1016 / j.nuclphysbps.2010.02.080
2. Centrul de zbor spațial Goddard , „  Materia întunecată poate fi puncte de gaură neagră  ” ,14 mai 2004(accesat la 13 septembrie 2008 )
3. G. Gentile și P. Salucci , „  Distribuția miezului materiei întunecate în galaxiile spirale  ”, Notificări lunare , vol.  351,2004, p.  903–922
4. P. Kroupa , B. Famaey , Klaas S. de Boer , Joerg Dabringhausen , Marcel Pawlowski , Christian Boily , Helmut Jerjen , Duncan Forbes și Gerhard Hensler , „  Testele la nivel local ale materiei întunecate Concordanța Cosmologie: Către o nouă paradigmă pentru formarea structurii  ”, Astronomy and Astrophysics , vol.  523,2010, p.  32–54- „  1006.1647  ” , text accesibil gratuit, pe arXiv .
5. (în) domnul Turner , Atelierul Axions 2010 , Universitatea din Florida, Gainesville, SUA,2010
6. (în) Pierre Sikivie , „  Axion Cosmology  ” , jucător. Note Phys. , N o  741,2008, p.  19-50
7. Cyrille Barbot, raze cosmice cu energie foarte ridicată din decăderea super-grea a particulelor X
8. LK Chavda & Abhijit Chavda, Materie întunecată și stări legate stabile ale găurilor negre primordiale
9. LK Chavda & Abhijit Chavda, Raze Cosmice Ultra Energetice de la decăderile Holeum din Halos Galactic

Vezi și tu

Articole similare

• Materia neagră
  • Hot Dark Matter (HDM)
  • Substanță întunecată caldă (WDM)
• Modelul ΛCDM
• Teoria MOND (dinamica newtoniană modificată )
• Energie întunecată

Bibliografie

• (en) Gianfranco Bertone , Particle Dark Matter: Observations, Models and Searchs , Cambridge, Cambridge University Press ,2010, 762  p. ( ISBN  978-0-521-76368-4 , citit online )