KESKUSTELU

Jos ns pimeä aine vaikuttaa merkittävästi esimerkiksi galaksien tasolla gravitaation kautta, niin miten on mahdollista ettei se vaikuttaisi esimerkiksi auringon ja maan väliseen gravitaatioon? Eli jos maan liikkeet auringon ympärillä menevät suhteellisuusteorian yhtälöiden mukaan niin miten se on mahdollista kun pimeän aineen vaikutusta ei mitenkään huomioida?

Kysymys on vain siinä mielessä tyhmä, että siihen on vastattu Tieteen kuvalehden, Tähdet ja Avaruus tai Tiede lehden pimeää ainetta käsittelevässä artikkelissa, jonka otsikko oli kansisivulla. Siihen on saatettu vastata myös foorumilla aiemmin? En tiedä.

En tosin muista tuota lehdessä ollutta vastausta muilta osin paitsi, että siinä oli jotakin tietoa Galaksien ympärillä olevasta vyöhykkeestä, joka on havaittavissa tai laskettavissa. Tuo vyöhyke selitti suurimman osan pimeästä aineesta tai energiasta, mutta ei kaikkea. Tuo artikkeli oli muistaakseni kovin vanhassa lehdessä. Ehkä jopa aivan niiltä päiviltä kun asia nousi ensimmäsitä kertaa esiin.

Tähtitieteessä lienee paljon sellaisia havaintoja, joita ei muut tiedemiehet tunnusta tosiksi? Tai osa havainnoista haudataan. Tuokin artikkeli selitti selvästi, että pimeä aine tai energia ei ole ongelma, koska havaintolaitteilla nähdään tuo galaksien ympärillä oleva vyöhyke. Ilmeisesti se kuuluu elimellisesti galaksien rakenteeseen. Jotta tähtitiede saisi rahaa pidetään tätä meteliä pimeästä aineesta? Vaikka osataan jo selittää mitä se on?

Pimeä aine vuorovaikuttaa hirveän heikosti itsensä kasnsa joten se ei klimpity samanlaisiksi rakenteiksi kuin tavallinen aine. Galaksin mittakaavassa pimeä aine on jakaantunut melko tasaisesti kaikkialle, eli aurinkokunnassa ei ole lainkaan sen enempää pimeää ainetta kuin muuallakaan galaksissa (tai ei ainakaan paljon enempää).

Siispä samaan tapaan kuin ei jouduta ottamaan auringon painovoimaa huomioon kun lasketaan kappaleiden kulkua maan pinnalla, ei pimeää ainetta juuri tarvitse huomioida laskuissa.

Sen vaikutus aurinkokunnassa on liian pieni havaittavaksi. Mutta vähän aikaa sitten jotkut olivat yrittäneet havaita pimeää ainetta lähitähtien liikkeitä mittaamalla, joihin sillä olisi pitänyt olla havaittava vaikutus, eivätkä löytäneet mitään. Saa nähdä mitä siitäkin seuraa.

Yksinkertaistaen eikö siitä "pimeästä aineesta" voida määritellä laskennallisesti vain gravitaatiovaikutus, mitään muuta ei (laskennallisesti) havaita? Jos oikein tarkkoja ollaan niin se ei vielä tee siitä ns ainetta? Sitähän voitaisiin nimetä vaikka "pimeäksi gravtiaatioksi" ?

Se mikä voidaan havaita, on anomalia taivaankappaleiden havaittujen liikkeiden ja niiden massojen välillä. Liikkeet selittyvät, jos oletetaan tietyllä tavalla käyttäytyvää massaa.




Tietysti nimi voi olla mikä tahansa. Ei se itse ilmiötä muuta. Tai se, mikä määritellään "aineeksi" ja mikä ei. Yleensä fysiikassa (lepo)massalliset hiukkaset mielletään aineeksi, ja yleisimmät hypoteesit "pimeän aineen" havainnon aiheuttajasta ovat juuri massalliset hiukkaset. Pimeä aine ei ole sikäli hyvä nimi, että se tuo mieleen valoa absorboivan aineen. Pimeä aine on oikeasti täydellisen läpinäkyvää. Jos se nyt sitten edes on ainetta. Pimeä aine voi olla myös sitä, että gravitaatio ei toimi pitkillä matkoilla niin kuin luulemme. Näkymätön massa on vain yksinkertaisempi ja kauniimpi selitys asialle.

Tarkoitan tällä kysymyksellä juuri tätä että voimmeko sanoa että se on massaa meidän nykyisillä määreillä kun emme havaitse mitää massaa olevan vaan pelkän laskennallisen gravitaatiovaikutuksen? Henkilökohtaiseti pitäisin esim sanaa "gravitaatiovaikutus ilman havaittavaa massaa" parempana kun pimeä aine/massa.

Noh eihän tuo kyllä oleellisesti muutu tuollakaan termillä sen tarkemmaksi..kunhan pähkäilen

^ Osin nimityksessä pimeä aine on kysymys historiastakin. Havainnot ilmiöstä juontavat juurensa 1930-luvulle, jolloin huomattiin puuttuvan massan ongelma galaksien pyörimisessä ja klustereiden käyttäytymisessä. Pääteltiin että niissä oli oltava enemmän massaa, jotta havainnot selittyisivät. Ja koska puuttuvan massa ei selvästikään ollut valaisevaa (silloinhan se olisi havaittu) alettiin sitä nimittää pimeäksi materiaksi. Sinällään kuitenkin yhdentekevää miksi sitä nimitetään, nimihän on pelkkä paikkamerkki kunnes tiedetään mitä se on.

BTW: Galaksien ja klustereiden liikkeiden lisäksi pimeän aineen vaikutus näkyy mm. gravitaatiolinsseissä ja kosmisessa taustasäteilyssä. Lisäksi on mahdollisia suoriakin havaintoja kylmän pimeän aineen ennustetuista vuorovaikutuksista, mutta kokeissa saadut signaalit ovat olleet vielä hyvin heikkoja ja saattavat olla jotain muutakin.

Jos ollaan "kriittisen ykstotisia" niin nykyiset laskelmat (ilman pimeän aineen lisäystä muuttujiin) ei vastaa havaittuja tavaankappaleiden liikkeitä joten on päätetty lisätä muuttuja X eli gravitaatio "tuntemattomasta lähteestä" jolla saadaan laskelmat vastaamaan havaittuja liikkeitä?

Mikäänhän ei sinällään vielä todista että tätä mysteeristä "erillistä" gravitaatiolähdettä todella on?

Eikö Occamin partaveitsen mukaan pääteltäessä pitäisi ensin olettaa että kaava/kaavat itsessään on väärä/väärät ?

Ihan heittona; esim muuttuko joku gravitaatiossa epälineaarisesti kosmoksen laajuudessa tarkasteltuna? Samaa asiaa hieman eri perspektiivistä tarkasteltuna..

Ei ole kysymys pelkästään liikkeistä - kts. edellinen viestini.

Asiaa on selvitelty jo noin 80 vuotta, joten kaikenlaisia hypoteeseja on sinä aikana ehditty esittää ja pohtia. On toki ollut sellaisiakin pimeän aineen hypoteeseja, joissa se puuttuva massa pyritään selittämään uudenlaisella gravitaatioteorialla, esimerkkinä MOND ja sen relativistiset versiot (mm. TeVes). Mutta niiden ennusteet ovat osoittautuneet olevan ristiriidassa uusien havaintojen kanssa, eivätkä toimi kattavana selityksenä havainnoille.
Kts. esim:
post1687258.html#p1687258
post1360657.html#p1360657

Tietääkseni näistä vaihtoehtoisista gravitaatioteorioista f(R):n ennusteet ovat vielä toistaiseksi olleet havaintojen virhemarginaalin sisällä, joskin gravitaation standardimallit ovat olleet ennusteissaan tarkempia. Mutta siis ainakaan vielä ei f(R) ole poissuljettu, ja tulee vaatimaan hyvin tarkkoja havaintoja jotta varmuudella osoittaisiin ero f(R):n ja standardigravitaation ennusteiden välillä.

Mitään tietämättömänä luulisi, että esimerkiksi voisi olla niin, ettei kaikki elementit tai voimat vaikuttaisi jokaisella tasolla, ainakaan ns. merkittävästi. Siis niin vaikkapa, että galaksien tai suurempien massojen kokoluokassa olisi jotain massaista keskenkäymistä tai voimaa, joka ei sitten näy samaantapaan pienemmässä kokoluokassa. Tai eikä välttämättä koko, vaan tiettyjen massojen koko ja tyyli. Mutta jos minulta kysytään, että miten tai mitä tai onko tälläistä jotain, niin ei mitään hajua.

Mistä suunnasta odotetaan selvennystä seuraavaksi onko jonkun "matkalla olevan luotaimen" tarkoitus kartoittaa/selventää myös tätä mysteeriä?

OK mutta ykstotisena jatkaen; näissäkin on gappi laskennallisten ja havaittujen ilmiöiden välillä ilman tuota lisättyä "mystistä gravitaatiota" kaavoihin?

Ongelmana on että f(R):n ennusteet ovat niin lähellä standardigravitaation ennusteita että havainnoissa on vaikea erottaa niitä toisistaan. Toistaiseksi f(R) on ollut virhemarginaalisssa joskin sen ennusteet ovat olleet epätarkempia kuin standardigravitaation. Eron osoittamiseen tarvitaan havaintoja joiden virhemarginaali on pienempi. Niitä voisi löytyä vaikkapa tarkemmista/laajemmista galaksien ja klusterien, gravitaatiolinssien tai universumin suurten rakenteiden kartoituksista. Toisaalta pimeään aineeseen liittyviä havaintoja tehdään niin monella suunnalla luotaimista laboratorioihin ja kehitys on nopeaa, joten vaikea veikata.

Tuossa esimerkkinä konferenssipaperi, jossa koottu erilaisia epäsuoria menetelmiä pimeän aineen havaitsemiseksi ja niiden nykytilannetta: Indirect Searches for Dark Matter: a status review

Ei aina.
Esimerkkeinä vaikkapa gravitaatiolinssit: Probing the dark matter issue in f(R)-gravity via gravitational lensing
Ja mahdolliset suorat havainnot kylmän pimeän aineen säteilystä: Fermi LAT Search for Dark Matter in Gamma-ray Lines and the Inclusive Photon Spectrum

Vaikkapa Bullet-klusterin tapauksessa tyhjältä vaikuttava avaruuden alue toimii gravitaatiolinssinä. Eräs selitys sille on standardigravitaatio ja pimeä aine. Toinen selitys on vaikkapa f(R)-gravitaatio ja jokin kummallinen näkymätön materia joka tuottaa gravitaatiolinssivaikutuksen. Mutta kuten sanoin tarvitaan tarkempia havaintoja.