Chybějící problém s baryonem - Missing baryon problem

tento článek vyžaduje pozornost odborníka na toto téma. Specifický problém je: Požadované řešení může být příliš silné. Viz podrobnosti na stránce Talk. Při umisťování této značky zvažte přidružení této žádosti s WikiProject. (Říjen 2019)

The chybějící problém s baryonem byl problém související se skutečností, že pozorované množství baryonická hmota neodpovídalo teoretickým předpovědím. Hustotu baryonů lze omezit podle Nukleosyntéza velkého třesku a kosmické mikrovlnné pozadí. Připomínky Planckova kosmická loď v roce 2015 přineslo teoretickou hodnotu pro baryonickou hmotu 4,85% obsahu vesmíru.^[1] Přímé sečtení všech známých baryonických látek však produkuje baryonickou hustotu o něco méně než polovinu.^[2] Chybějící problém s baryonem se liší od problému temná hmota problém, který má převážně nebaryonickou povahu.^[3]

Předpokládá se, že chybějící baryony se nacházejí v teplé - horké mezigalaktické médium (WHIM) (horký intergalaktický plyn), přičemž nedávná pozorování poskytují silnou podporu.^[4][5]

Teoretické předpovědi

Hustotu baryonické hmoty lze získat nepřímo ze dvou nezávislých metod.

• Teorie Nukleosyntéza velkého třesku předpovídá pozorované množství chemických prvků. Pokud je více baryonů, pak by mělo být během Velkého třesku syntetizováno také více helia, lithia a těžších prvků.^[6][7] Souhlas s pozorovanými množstvími vyžaduje, aby baryonická hmota tvořila mezi 4–5% vesmíru kritická hustota.
• Podrobná analýza drobných nesrovnalostí (anizotropií) v EU kosmické mikrovlnné pozadí (CMB), zejména druhý vrchol. Podrobnosti jsou technické, ale jsou založeny na skutečnosti, že baryonická hmota interaguje s fotony, a proto zanechává viditelný otisk na CMB.^[8]

Omezení CMB (${ displaystyle Omega _ {b} h ^ {2} = 0,02230 pm 0,00014}$)^[1] je mnohem přesnější než omezení BBN (${ displaystyle Omega _ {b} h ^ {2} = 0,023 pm 0,002}$),^[9][10] ale oba jsou ve shodě.

Postřehy

Hustotu baryonické hmoty lze získat přímo sečtením všech známých baryonických látek. To je velmi netriviální, protože ačkoli světelná hmota, jako jsou hvězdy a galaxie, lze snadno sečíst, baryonická hmota může existovat také ve vysoce nesvítící formě, jako je černé díry, planety a velmi rozptýlené mezihvězdný plyn. Stále to však lze provést pomocí technik, jako jsou:

• Při podsvícení hvězdami by bylo vidět dostatečné množství difuzního, baryonického plynu nebo prachu. Výsledná spektra lze použít k odvození hmoty mezi hvězdou a pozorovatelem (námi).^[11]
• Gravitační mikročočka. Pokud se planeta nebo jiný temný objekt pohybuje mezi pozorovatelem a vzdáleným zdrojem, obraz zdroje je zkreslený. Hmotnost tmavého objektu lze odvodit na základě míry zkreslení.

Před rokem 2017 dosáhl výsledek přibližně 70% teoretických předpovědí.^[12]

Rozlišení

Problém chybějícího baryonu byl prohlášen za vyřešený v roce 2017, kdy se dvěma skupinám vědců, kteří pracovali samostatně, podařilo najít chybějící baryony v intergalaktické hmotě. O chybějících baryonech se předpokládalo, že existují jako horká vlákna mezi páry galaxií. Jelikož jsou prameny rozptýlené a nejsou dostatečně horké, aby emitovaly rentgenové paprsky, je obtížné je detekovat. Skupiny používaly Sunyaev – Zeldovichův efekt k měření hustoty pramenů. Pokud jsou tam přítomny baryony, pak by se mělo určité množství energie ztratit, když se z nich rozptýlí světlo z kosmického mikrovlnného pozadí. Ty se v CMB zobrazují jako velmi slabé skvrny. Záplaty jsou příliš slabé na to, aby je bylo možné přímo vidět, ale pokud jsou překryty viditelnou distribucí galaxií, stanou se zjistitelnými. Hustota pramenů dosahuje až asi 30% baryonické hustoty, což je přesné množství potřebné k vyřešení problému.^{[4][13][14][15]}

Reference