Materiyanın görünməyən (gizli) kütləsinin təbiəti

0

Qalaktikalar topalarda çox böyük sürətlə fırlansalar da, topalar uzun müddət ərzində dağılmır. Hətta spiral qalaktikaların lap kənar qollarında duran ulduzlar nəzəriyyənin verdiyi qiymətdən daha sürətlə fırlanırlar, buna baxmayaraq, sistemdən uçub uzaqlaşmırlar.
Görünməyən maddənin olması əlavə qravitasiya qüvvəsi yaradır, bu da qalaktika və ulduzları tarazlıqda saxlaya bilir. Protondan tutmuş planetə qədər hər bir cisim qravitasiya qarşılıqlı təsirində iştirak edir, ona görə də, görünməyən qara materiya nəzəri baxımdan istənilən şeydən ibarət ola bilər. Əksər astronomların fikrincə, gizli maddə, əsasən, adi maddədən – çoxlu sayda qəhvəyi cırtdandan və ola bilsin, Yupiter kimi planetlərdən ibarət olsun.

Barion maddələr. Makroskopik
obyektlər
Barionsuz maddələr. Elementar
zərrəciklər
Qəhvəyi cırtdanlar (Brown
Dwarfs)
Neytrino. Aksion (axion)
Neytron ulduzlar (Neutron stars) Fotino
Qara deşiklər (Black holes) Hiqqs Bozonu
Yupiter tipli planetlər Vimpslər(WIMPs-Weekly
Interactive Massive particles)
Qəribə zərrəciklər
MAXO (MACHs-Macroscopic Compact Halo Obcects) Neytralino (neutralino)

Gizli maddənin olduğu mənbələr

Bununla yanaşı, əksər fiziklərin fikrincə, gizli kütlə elementar zərrəciklərdən ibarətdir (cədvəl). Uzun illər elmi tədqiqatlar aparıldıqdan sonra alimlər belə qərara gəldilər ki, eksperimental qurğu və cihazlar elə təkmilləşdirilməlidir ki, bir çox gizli kütlə zərrəciklərinə məxsus olan zərrəcikləri öyrənməyə imkan versin. Zəif qarşılıqlı təsir göstərən belə kütləli gizli kütlə zərrəciyi (WIMPs) detektorun yanından 320 km/san sürətlə keçməlidir. Bəzi hesablamalara görə, hər bir anda belə kiçik tozcuqlar kosmosun hər bir kvadrat sm-dən keçməlidir. Güman edilir ki, belə bir intensiv zərrəciklər seli germanium və silikon kristallarının yaxınlığından keçərkən zərrəciklərdən biri kristal qəfəsə zərbələr vurar, qəfəs zərbələrdən vibrasiya edər, çünki WIMPs zərrəciklərin kütləsi atom kütləsi tərtibindədir. Zərbədən alınan enerjinin bir hissəsi kristalda olan elektrona verilir və elektronlar hərəkət etməyə məcbur olurlar. Hər bir kristal qurğuşun batareya ilə təmin olunmuşdur, buraya
elektrik sahəsi yerləşdirməklə keçən yükün miqdarı ölçülə bilər. Bu metod ionlaşma üsulu ilə aşkar etmə kimi məlumdur. Bütün WIMPs – zərrəciklər sadəcə kristaldan ötüb keçdikdə ölçmə nəticəsi zəif olacaqdır. 900 q kütləli bir kristal WIMPs zərrəciklə hər gün 1-1000
ədəd qarşılıqlı təsir yaradır.

Aksion – fizikada atom nüvələrini parçalanmaqdan qoruyub saxlayan güclü qarşılıqlı təsiri modelləşdirərkən istifadə olunan hipotetik zərrəcikdir. Bir aksion bir elektrondan trilyon dəfə yüngüldür, lakin bir kub santimetrdə onların sayı yüz milyard ola bilər. WIMPs zərrəciklər Ağ Yolun qaranlıq qalosunda annihilyasiya edərək qamma-şüalar, anti-proton və pozitronlar buraxa bilər. Belə bir şüalanmanı, ümumiyyətlə, müşahidə etmək olar, lakin onu qalaktikanın ümumi şüalanmasından ayırmaq çətin bir məsələdir.

Neytrino – gizli kütlə daşıyıcısı ola bilər. Neytrinonun iştirakı ilə kosmik obyektlərdə baş verən fiziki prosesləri neytrino astrofizikası öyrənir. Kainatın yaranmasının ilk anında genişlənmə başladıqdan təxminən 1 saniyə sonra neytrino maddə ilə istilik tarazlığında olmuşdur. Həmin dövrdən bizə çox soyumuş kosmoloji neytrino qazı (reliktiv neytrino) gəlib çatmışdır. Adi Günəş tipli ulduzlarda neytrino ulduzun işıqlığını təmin edən nüvə reaksiyaları zamanı yaranır. Çox nəhəng ulduzların partlayışı zamanı və ulduzların qravitasiya kollapsı zamanı ulduzun mərkəzində temperatur o qədər qızır ki, neytrino yaradan pozitronlar və hətta, π-mezonlar (pionlar) və müonlar əmələ gəlir:

Bu ulduz neytrinolarının enerjisi, əsasən, MeV-in hissələrindən tutmuş onlarla MeV-ə qədərdir. Yüksək enerjili protonlar və daha ağır nüvələr atom nüvələri və aşağı enerjili fotonlarla toqquşaraq π və K-mezonlar yaradır, onlar da parçalanaraq yüksək enerjili kosmik neytrino yaradır. Onların enerji diapazonu 1015-1016 eV -ə qədər uzanır, bunu da ölçmək mümkündür.

Qəhvəyi cırtdanlar – kiçik kütləli soyuq ulduzlardır. Qoşa sistemlərdə komponentlərin kütləsinin dəqiq təyini ulduzlar üçün kütlə-işıqlıq münasibətini dəqiqləşdirmək üçün əvəzsiz bir vasitədir. Bu münasibət ulduzların müasir daxili quruluş nəzəriyyəsi əsasında
verilmişdir. Bu münasibət ulduzun bolometrik işıqlığına görə kütləsini təyin etməyə imkan verir. Qəhvəyi cırtdanların kütləsi 0.05M qədərdir.

Neytron ulduzlar – əsasən neytronlardan ibarət hidrostatik tarazlıqda olan ulduzlardır. Bu ulduzların mövcudluğu XX əsrin 30-cu illərində neytron kəşf olunduqdan sonra məlum oldu. Lakin yalnız 1967-ci ildə onları pulsarların radioşüalanmasına görə aşkar etmək
mümkün olmuşdur. Sonralar göstərildi ki, neytron ulduzlar həm pulsarlarda, həm də rentgen şüalanma mənbələri olan barsterlərdə özünü büruzə verir. Güman olunur ki, təkamülün müəyyən mərhələsində neytron ulduzlar aktiv qamma-şüalanma mənbəyinə
çevrilir. Hazırki dövrə qədər 500-dən çox neytron ulduz aşkar olunmuşdur, onlardan 5%-i rentgen pulsarı, 10%-i barster, qalanları isə adi radiopulsarlardır.

Qara dəliklər – fəzanın elə bir hissəsidir ki, burada cazibə qüvvəsi müdhiş bir qiymətə çatır. Belə cisimlərdə ikinci kosmik sürət işıq sürətindən böyükdür, ona görə, ondan heç bir şey, hər hansı bir şüalanma, zərrəcik uzaqlaşmır, çünki heç nə işıq sürətindən böyük sürətlə hərəkət etmir. İşığın çıxa bilmədiyi sərhəddi qara dəliyin üfüqü adlandırırlar. Cazibə qüvvəsi şüalanmanı qapamaqdan ötrü bu sahəni yaradan kütlə qravitasiya radiusu adlanan


ölçüyə qədər sıxılmalıdır. Böyük kütlələr üçün qravitasiya radiusu çox kiçikdir. Məsələn, Günəş üçün M =2·1033 q olduğundan rg = 3 km alınır.  Qara dəliklərin sahəsi Eynşteynin (A.Einstein) nəzəriyyəsi ilə təsvir olunur. Bu nəzəriyyəyə görə, qara dəliklərin yaxınlığında fəzanın həndəsi ölçüləri qeyri-evklid (Riman) həndəsəsi ilə təsvir olunur, zaman isə belə cismin ətrafında daha yavaş sürətlə davam edir. Müasir təsəvvürlərə görə, böyük kütləli ulduzlar öz təkamülü nəticəsində sıxılaraq qara dəliyə çevrilə bilər.

Qravitasiya linzası – qravitasiyaetdirici cismin təsiri ilə elektromaqnit şüalanmasını optik linzalara bənzər şəkildə əyən və onu müəyyən fəzada fokuslayan qravitasiya sistemləridir.
Günəş özü də qravitasiya sahəsinin təsirilə onun yaxınlığından keçən şüalanmanı əyərək Günəşin hərəkətinin əksi istiqamətində toplayır.

Böyük kütləli G kosmik cismin (Günəş və ya ulduzun) qarşıdan gələn zərrəcikləri fokuslaması sxemi.

Fokuslanan şüalar boyunca qazın sıxlaşması heliumun λ= 584 nm dalğa uzunluqlu xəttində xüsusi kosmik peykdə quraşdırılmış cihazda müşahidə olunur.

İşıq qravitasiyaetdirici cismin yaxınlığından keçərkən onun trayektoriyası əyilir və cismə doğru meyl edir. Adi cisimlər üçün meyl bucağı α kiçik olur ( α » 1) və bu düsturla təyin olunur:

Burada b – istiqamətdən asılı parametr, m – cəzb edən cismin kütləsidir. Aşağıdakı şəkildən göründüyü kimi şüa işıq verən İ nöqtəsindən çıxıb C cismindən əyilərək H müşahidəçisinə çatır.

Qravitasiya linzasının sxematik təsviri. Böyükkütləli C cismi İ mənbəyindən gələn şüanı əyərək H müşahidəçisi üçün A və B nöqtələrində yerləşən iki təsvir yaradır.

Əgər işıq saçan mənbə böyük ölçülüdürsə, onda müşahidəçi mənbənin iki astiqmatik xəyalını görəcəkdir. Şüaları əyən C cismi qravitasiya linzası adlandırılır. Əgər qravitasiyaetdirici C cisminin kütləsi obyektin mərkəzində deyil, müəyyən həcm boyu toplanmışdırsa və şüa bu həcm boyunca sərbəst keçib gedə bilirsə, onda keçən şüaların trayektoriyası daha mürəkkəb formaya malik olacaqdır. Adətən, belə hallarda müşahidəçi şüalanan obyektin üç xəyalını görəcəkdir. Hazırda bir neçə qravitasiya linzası aşkar edilmişdir. Bunlardan GSQ 0957+561 A, B kvazarı bir-birindən 5″.7 bucaq məsafəsində
yerləşən və identik spektr və z=1.41 qırmızı sürüşməyə, həm də təqribən eyni parlaqlığa malik sistemdir. Bu halda qravitasiya linzası kimi Yerlə kvazar arasında yerləşən qalaktika və ya qalaktikalar sistemi iştirak edir, nəticədə, kvazarın yerdəki müşahidəçiyə nəzərən iki təsviri alınır. İşığın qravitasiya fokuslanması ağır maddə ilə dolu mühitdə yayılarkən özünü xüsusi qaydada aparır. Konus daxilindəki materiyanın cazibəsi həmin şüaları yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi əyir. Obyekt nə qədər uzaqda olarsa, maddə şüa konusu daxilində bir o qədər çox olar və şüalar bir o qədər çox əyilər. Bu da ona gətirib çıxarır ki, kainatda müəyyən məsafədən başlayaraq daha uzaqda yerləşən obyektin görüş bucağı kiçilmək əvəzinə, daha böyük görünür.

Mənbə:  N.Z.İSMAYILOV
ATMOSFERDƏNKƏNAR ASTRONOMİYA Bakı – 2009

Redaktə etdi: Fatimə Əliyeva

CAVAB YAZ

Zəhmət olmasa şərhinizi daxil edin!
Zəhmət olmasa adınızı buraya daxil edin