Stále nevíme, co je temná hmota zač a kde se vzala. Fyzici jsou ale zjevně odhodlaní to nevzdávat. Naplno otevírají stavidla fyzikální představivosti a přicházejí s velmi exotickými hypotézami. Trio texaských kosmologů z University of Texas at Austin navrhuje, že temná hmota vznikla během inflace, které se ale odehrála nikoliv po, ale PŘED Velkým třeskem.
I když to zní velice bizarně, vlastně to až taková exotika není. V tuto chvíli se nejeden kosmolog přiklání k představě, že se inflace, tedy nesmírně intenzivní a rychlé nafouknutí vesmíru, odehrála před Velkým třeskem. Nekonečna jsou stresující a existence singularity velkého třesku s nekonečnou hustotou a nekonečným zakřivením časoprostoru se zdá být nerealistická.
Katherine Freeseová se svými kolegy navrhuje model vzniku temné hmoty, který je unikátní v tom, že temná hmota měla vzniknout právě během dramatické fáze inflace. Jak podotýká Freeseová, ve většině kosmologických modelů dochází k tomu, že cokoliv je během inflace vytvořeno, následné rozpínání vesmíru to úplně zahladí.
Model Freeseové a spol. se jmenuje WIFI, čili Warm Inflation via ultraviolet Freeze-In. Temná hmota v tomto modelu vzniká při omezených a statisticky vzácných interakcích částic ve velmi horkém a energetickém prostředí. Pokud mají pravdu, tak veškerá temná hmota, kterou dnes pozorujeme (tedy vlastně nepozorujeme, pouze odvozujeme z jejího gravitačního působení), vznikla při horké inflaci před Velkým třeskem. Horká inflace je alternativní scénář ke konvenční chladné inflaci cold inflation. Během horké inflace současně vzniká záření.
V tomto scénáři kvantové pole, které mělo pohánět inflaci, čili inflaton field, přišlo o část energie vyzařováním a toto záření generovalo částice temné hmoty pomocí mechanismu freeze-in (což je, stručně řečeno, situace, kdy temná hmota nikdy není v rovnováze s horkou polévkou částic velmi raného vesmíru, thermal bath). Pokud by se někdo chtěl zeptat, co se odehrálo před touto před Velkotřeskovou inflací, kosmologové nemají tušení.
Model WIFI zatím není možné ověřit pozorováním. Jak se ale zdá, klíčovou komponentu tohoto modelu, čili horkou inflaci, bude možné v průběhu příštího desetiletí testovat experimenty s využitím kosmického mikrovlnného pozadí. Případné ověření horké inflace by bylo zásadní podporou pro WIFI model produkce temné hmoty.
Video: Astrophysicists Discuss New Evidence for Dark Matter Stars
Video: Alejandro Perez Rodriguez | Revisiting Warm Inflation
Literatura
Temná energie - ochránce binárních černých děr?
Autor: Dagmar Gregorová (26.10.2023)
Gravitačně se hmota s antihmotou přitahují
Autor: Vladimír Wagner (08.12.2023)
Hubbleův rozpor podruhé – je řešením MOND?
Autor: Dagmar Gregorová (11.12.2023)
Vyřeší Problém posledního parseku vzájemně interagující temná hmota?
Autor: Stanislav Mihulka (25.07.2024)
Ultralehká temná hmota by se mohla projevit v gravitačních vlnách
Autor: Stanislav Mihulka (23.10.2024)
Pochází temná hmota z Temného Velkého třesku?
Autor: Stanislav Mihulka (21.11.2024)
Diskuze:
Inflace, singularita
Theodor Leitner,2024-12-08 22:37:20
Priroda zadnou singuraritu nezna, takze neexistuje. Jsou velke a mensi cerne diry a v nich ma byt hmota stlacena do nejakeho singularniho atomu. Proc maji potom cerne diry zozdilnou velikost?
Inflace je u meny milacek vlad, mohou sedrit pracujici lidi. V prostoru nikdy zadna inflace nebyla ani pred treskem ani po nem. Hmota se nemuze pohybovat vetsi rychlosti nez svetlo tudiz nejakou inflaci se daleko od tresku nemohla dostat. Prostor, kde nic neni (nic tam nebylo) by mohl udelat nejakou fiktivni inflaci; kdyz v prostotu nic neni, je mozne rici, ze se o 10 na padesatou za nejaky kratky casovy usek rozsiril, ale zadnou logiku to nema.
Proc je rychlost svetla konecna? Proc nemuze nic letet rychleji? Kde je zakodovano slzeni hmoty, pri tresku vzniknul primerne vodik, ale proc? Proc vlastne vzniknul tresk a odkud se vzala hmota/energie?
Abych to nejak zodpovedel, potreboval bych pres 100 stranek. Ale snad se mi podari vse jeste sepsat v knize, mam to uz v 85 za malo. Zareni pozadi (Hintergrungstrahlung, snad spravne prelozeno) dokazuje pravdivost velkeho tresku, skutecne? (ano, ale je to uplne jinak). Jestlize se pohybujeme od bodu velkeho tresku nejakych 72 km/ sec uz asi 16 milliard let, tak je to zareni z velkeho tresku vlastne davno fuc. A taky, to zareni co vyslo z jednoho bodu nemuze dnes priletet ze vseh stran. Pomoci inflace, ktera zarucene nebyla, je teoreticky mozne zfackovat vse tak, ze to zareni prileta ze vsech stran.
Kdybych neco takoveho kacirskeho napsal o covidu, tak by me nejspise zavreli nebo alespon natrvalo smazali jako to udelal SEZNAM. Pritom je lehce pochopitelne (ne pro profesory s 10 tituly a politiky) ze kdyz doba mutace puvodce je kratsi nez doba vyvoje a expedice leku (u covidu jsem vzdy psal "vopich"), je tento lek neucinny (nebot se puvodce zmenil na jineho). A nahubek PP2 s dirama 750 nm nezachyti coronaviruse o prumeru 80 nm - pocetni uloha pro zaky tak z 5 tridy zakladni skoly: kolik viru muze projit nahubkem vedle sebe kdyz se budou drzet za rucky? Na pomocnych skolach se to asi nevyucovalo coz jaksi omlouva "experty" co to prosazovali.
Re: Inflace, singularita
D@1imi1 Hrušk@,2024-12-09 13:09:52
Z jisté hry divadla Járy Cimrmana:
"K neduhům stáří, postihujícím hlavně intelektuály, patří zejména dvě vady komplementárně spojené. Je to neschopnost udržet myšlenku a druhá vada - neschopnost myšlenku opustit."
https://www.youtube.com/watch?v=hMH7Or-LUEo
Re: Inflace, singularita
Pavel Kaňkovský,2024-12-09 13:58:04
Ještě napište něco o tom, že v nebi žádné kameny nejsou, a proto z něj nemohou padat.
Re: Inflace, singularita
Petr Matuška,2024-12-09 14:37:35
Vanitas vanitatum et omnia vanitas. Marnost nad marnost a vše (je) marnost. Všechno je jen marnost a honba za větrem. Pravil Kazatel. Kniha Kazatel, 1kap. a dále
Všechny kosmologické teorie posledníx cca 50 let jsou takřka výhradně založené na matematickém modelování a pro modely platí "garbage in - garbage out == 'blbosti dovnitř - blbosti ven'
Je to ještě věda, když nelze dělat experiment a statistické chyby pozorování jdou někam za roh ???
Re: Re: Inflace, singularita
D@1imi1 Hrušk@,2024-12-09 17:45:12
Předpokládám, že jste se s obsahem těch teorií napřed odborně seznámil, když se o nich takto znalecky vyjadřujete.
Pro jistotu upozorním, že články na téma kosmologie a fyziky zde na Oslovi bývají dost zkreslené, pokud je zrovna nepíše Vladimír Wagner. Většino je lze chápat jen jako laickou upoutávku na odborný vědecký článek na nějakém zahraničním webu. Odkaz na něj zpravidla naleznete pod článkem zde na Oslovi.
Re: Re: Re: Inflace, singularita
Petr Matuška,2024-12-10 12:13:25
Pane Hruško, neberte to osobně. Jenom mě zrovna přepadla panická ataka nebo prostě jen záchvat pesimismu. Z toho, jak sleduji ty kosmologické kotrmelce.
Zdrojový text jsem nečetl a tenzorový počet, vícerozměrné matice a jiný matematický aparát se učit nebudu, abych ty modely pochopil. To nechám lidem co to dělají za peníze, případně z lásky k vědě, resp. z pošetilosti.
"inflace, které se ale odehrála nikoliv po, ale PŘED Velkým třeskem"
Pavel Kaňkovský,2024-12-07 22:52:13
To, zda inflace měla proběhnout před nebo po velkém třesku, není specifikum různých variant inflace. Spíš záleží na tom, jak přesně je chápán pojem "velký třesk". Původní idea velkého třesku byla taková, že směrem k počáteční singularitě byla teplota vesmíru vyšší a vyšší. Naopak idea kosmické inflace předpokládá, že vesmír je nejdřív relativně chladný a na svou "velkotřeskovou" teplotu se ohřeje až na konci (nebo alternativně v průběhu) inflační éry. A z toho plyne názor, že by se "velký třesk" mělo říkat až tomu, co se dělo po inflaci, která mohla, ale nemusela mít nějaký počátek (který mohl, ale nemusel být nějakým druhem singularity).
Záhada vzniku temné hmoty...
Petr Mikulášek,2024-12-07 19:14:14
... není záhadou. Temná hmota vznikla tak, že vypadla z rovnic, popisujících bujnou fantazii kosmologů.
Zdůvodnění:
- Existence temné hmoty nebyla prokázána jinak, než nesouladem rovnic s pozorováním.
- Temná hmota by nebyla potřeba, pokud by nebyl velký třesk.
- Uvádí se jediný důkaz velkýho třesku, reliktní záření.
- S reliktním zářením se to má tak, že ho Gamow a spol. předpověděli, ale pak se pánům z Bellových laboratoří podařilo chytnout šum z oblohy. Prohláísili, že je to Gamowovo relikrní záření, shrábli Nobelovku a bylo to.
- Pokud vím, nikdy se nikdo nepokusil tohle verifikovat a hledat jiný zdroj RF záření. Takže tento důkaz nebyl řádně validován, aspoň ne na úrovni našeho poznání. Co když jsou to pozůstatky CME a hvězd, oscilující v RF spektru a dle zákonů termodynamiky a statistiky skoro homogenně vyplňují naše okolí? Nebo relaxace Rydberfových atomů? Nebo cokoliv jinýho... Kdyby se tohle potvrdilo, tak je najednou zpátky ve hře teorie stacionárního stavu Freda Hoyleho. Nebo oscilace prostoru, můžeme být zrovna v expanzní fázi...
- Teorie o tom, že se změnou teploty vesmíru se mění i informace o energii na jeho počátku, je divná. Proč se reliktní záření (= fotony) během času změnily vlivem expanze, ale galaxie ve vzdálenosti 12.5 Gy jsou furt v gama obor u a jejich fotony neztrácí energii? To prostě nesedí.
Myslím, že by měli prvně validovat původ rádiovýho pozadí na základě dnešních znalostí (CME, FRB, pulsary,...), a pak teprve podle výsledku vzívat temný síly, nebo celo slavnou ΛCDM spláchnout do stejnýho WC, jao ten éter, kterým se svýho času šířilo světlo. Ale to bude celkem těžký, vzhledem k pravidlu "Koho zkoušku chceš, toho skripta cituj"
Re: Záhada vzniku temné hmoty...
Pavel Kaňkovský,2024-12-07 22:24:48
Kecy, kecy, kecy.
Mikrovlnné pozadí je nejméně třikrát zmapované přes celou oblohu s rostoucím rozlišením (COBE, WMAP, Planck) a vychází to tak, že je to téměř dokonalé záření absolutně černého tělesa a téměř rovnoměrnou teplotou (po odečtení dipólu, který vychází přesně jako Dopplerův posuv způsobený pohybem pozorovatele vůči tomu pozadí).
Odkud máte to tvrzení o gama fotonech ze starých galaxií a co přesně je tam řečeno? Známé galaxie mají rudý posuv z < 15, ale reliktní záření má z > 1000 a to je zatraceně velký rozdíl. Na to už Vás v diskusi pod jiným článkem někdo upozorňoval. Nejstarší gama záblesky, které jsem dohledal, jsou GRB 090423, který měl z cca 8,2, a GRB 090429B, který by mohl mít z > 9 (ale není to potvrzeno spektroskopicky). Nedohledal jsem, že by byly pozorovány takové energie, které by zpochybňovaly podobný rudý posuv (přístroj BAT na satelitu Swift detekuje záření jen do 150 keV).
Re: Re: Záhada vzniku temné hmoty...
Petr Mikulášek,2024-12-08 11:53:29
To, že se rádiový background povedlo několikrát zmapovat, je sice pravda, ale nijak krom porovnání s teoretickou prací Gamowa nebyl nikdy zjišťován jeho původ!!! Náš průzkum rádiovýho pozadí je na úrovni kaprů, co postaví tři přístroje na měření tlaku, nafotí s ním třikrát jezero a řeknou, že až na pár bublin bahenního plynu je voda homogenní a to znamená, že musela vzniknout explozí leknínu tak, jak tvrdí starý sumec.
Na gama fotony starší než 90% stáří vesmíru stačí mrknout třeba na nedávný článek tady na Oslovi. https://www.osel.cz/13769-supermasivni-cerna-dira-v-ranem-vesmiru-hlta-hmotu-a-prekracuje-limity.html Nějak si neumím představit, že ve stejným prostředí koexistují fotony starý 13.8 Gy a 12.3 Gy let těch 12.3 Gy vedle sebe, jedny za tu dobu o několik řádů prodlouží vlnovou délku a na druhý koukáme furt z gama observatoře, tak tady něco hodně smrdí.
V neposlední řadě, vznikne foton, má nějakou energii a vydá se do prostoru. Může se měnit jeho rychlost změnou prostředí, může se měnit jeho dráha (odraz, lom světla, gravitační čočkování), Dopplera bych taky uznal, ale pokud platí zákon zachování energie, tak si svou energii uchová bez ohledu na to, jak se mění teplota a prostorový rozměry kolem něho. Prostě letí prostorem maximální rychlostí se svou energií a je mu u ..., jestli se dráha od zdroje prodloužila a jestli se natahuje dráha, co ho čeká. Ve vzorci E=hf nikde není ani teplota okolí, ani rozměr prostředí, kterým letí.
Tady máme tři možnosti:
a) Platí zákon zachování energie, Gamow to přehnal s vodkou a nikdo se neobtěžoval to zkontrolovat.
b) Máme velký třesk potvrzený chladnoucím reliktním zářením, ale pak pro fotony neplatí ZZE. Jinak by neztratily energii.
c) Platí obojí, ale pak se mění v čase Planckova konstanta, ale to by se podepsalo na všech fotonech a nejspíš by se to už podařilo podchytit.
Každý si může vybrat, co mu přijde reálnější. Ale BB i ZZE pro fotony i konstantní h mít prostě nemůžeme! Jedno musí z kola ven.
Re: Re: Re: Záhada vzniku temné hmoty...
Florian Stanislav,2024-12-08 23:06:11
b) zákon zachování energie neplatí v prostoru, který se rozpíná ( a dokonce se rozpíná s časem rychleji.
Wikipedie:
Soudobá, mnohem obecnější a přesnější definice zákona zachování energie v teoretické fyzice se opírá o pojem symetrie vůči časovému posunutí. Nechť je obecný systém symetrický vůči operaci časového posunutí. Pak se v tomto systému zachovává aditivní fyzikální veličina, která se nazývá energie. Jde o zvláštní případ vztahu mezi symetriemi a zákony zachování, což obecněji popisuje ve fyzice důležitý teorém Emmy Noetherové.
V důsledku teorému Noetherové můžeme říci, že zákon zachování energie je důsledkem symetrie fyzikálních zákonů vůči posunutí v čase.
Re: Re: Re: Záhada vzniku temné hmoty...
Pavel Kaňkovský,2024-12-09 14:48:10
Alegorie o kaprech a jezeru je barvitá, ale možná byste měl tedy zkusit navrhnout nějaký jiný mechanismus a přesvědčivě zdůvodnit, proč produkuje tak perfektní spektrum, bez všech těch defektů, které jsou pozorovány u všeho jiného.
Nevím, kde v tom zmíněném měsíc starém článku na Oslovi, nebo v původních zdrojích, máte gama záření. Tu podivnou supermasivní černou díru LID-568 pozorovala Chandra a ta pozoruje RENTGENOVÉ záření (0,4-10 keV). V supplementary info na Nature jsou nějaká data (Supp. Fig. 2) a tam je spektrum přepočítané do vztažné soustavy zdroje (rest frame) a jsou tam hodnoty v intervalu 3-30 keV... což dává smysl u zdroje se z = 4. Jak jsem psal, tak závislost rudého posuvu na čase je velmi nelineární. Pro 12,3 Gyr to dává (mají-li příslušné parametry předpokládané hodnoty) celkem malý posuv cca z = 4, ale pro 13,8 Gyr je to už obrovské číslo, třeba i z = 1000. Takto ta FLRW metrika prostě funguje.
Nemůžete současně tvrdit, že foton "má nějakou energii", a uznávat Dopplerův posuv. Protože Dopplerův posuv jasně ukazuje, že energie fotonu je něco, co závisí na pozorovateli (a to naprosto: invariantní energie elmg. záření je nulová). A v rozpínajícím se vesmíru prostě nelze v kosmologických škálách vůbec mluvit o tom, že by zdroj záření a pozorovatel byli vzájemně v klidu (a také nelze moc smysluplně mluvit o jejich prostorové vzdálenosti, i když tak mnozí s oblibou činí).
Ohledně zákona zachování energie je to tak, že v OTR obecně nelze ani smysluplně formulovat. Potíž je v tom, že by se do něj měla zahrnout i energie samotné gravitace, ale to umíme jen za speciálních podmínek. Nicméně na úrovni velmi mlhavé metafory si můžete představovat, že při rozpínání celého vesmíru se zvyšuje gravitační potenciál všeho v něm a to včetně záření, čili "ztráta" energie rudým posuvem je takto kompenzována (a kosmologický rudý posuv je v této metafoře analogický gravitačnímu rudému posuvu).
Falešné vakuum
Florian Stanislav,2024-12-06 19:16:38
Wikipedie:
Vysokoenergetickému vakuu se začalo říkat „falešné“, jelikož na rozdíl od toho našeho je nestabilní. Po velice krátkém časovém úseku, typicky nepatrném zlomku sekundy, se falešné vakuum rozpadá, mění se ve vakuum pravé a nadbytečná energie se uvolňuje v podobě záplavy částic.
Nedoceněné se mi jeví skvělé stránky RNDr. Vojtěch Ullmann
https://astronuklfyzika.cz/Gravitace5-5.htm
Kniha Grygar : Vesmír jaký je z roku 2000 je jak ze starých časů, má i věcný rejstřík s heslem vakuum falešné. Falešné vakuum je dáváno do souvislosti s inflací. Nicméně uvádí, že samotná energie falešného vakua je o 50 až 100 řádů vyšší, než celková hodnota kosmologické konstanty, z níž plyne snad , že se ( viditelný) vesmír rozpíná.
Můj názor : Jestliže by se část této potenciálně obrovské energie jakéhosi fázového přechodu falešného vakua přeměnila na částice a energii temné hmoty temné energie, tak jejich vznik lze posunout až do doby inflace po Velkém třesku. A ne před Velký třesk, jak předkládá článek o Upečení temné hmoty.
Ale počátek Velkého třesku s velikostí řekněme Planckovy délky a s nesmírnou hustou, to má k vakuu hodně daleko.
Opal Opal,2024-12-06 11:48:58
Nekonečna jsou stresující a existence singularity velkého třesku s nekonečnou hustotou a nekonečným zakřivením časoprostoru se zdá být nerealistická.
Je nerealistická.
Singularita není bod, je o dost menší než proton, ale bod to není.
Podrobnosti v knize Černé díry a zborcený čas (Kip S. Thorne)
Re:
D@1imi1 Hrušk@,2024-12-07 12:42:21
https://cs.wikipedia.org/wiki/Singularita
...Singularita (latinsky singularis — ojedinělý, jedinečný) je výraz pro výjimečný bod v jinak spojitém průběhu nějakého děje, funkce apod. Používá se podle oblasti v různých významech. V matematice jde výjimečný bod, v němž funkce není definována nebo nemá řešení, derivaci apod...
To slovo bohužel etymologicky nějak svádí si myslet, že singularita znamená smrštění prostoru do jediného bodu, ale ono to znamená spíše pravý opak - že takový případ nedává smysl.
Re:
Pavel Kaňkovský,2024-12-07 13:42:54
V čisté obecné teorii relativity jsou bodové singularity v tom smyslu, že se k nim lze libovolně přiblížit a prostorové rozměry při tom konvergují k nule (proto je to bod) a naopak jiné veličiny divergují (proto je to singularita).
To, co popisuje prof. Thorne, je reintepretace toho pojmu v kontextu stále poněkud spekulativní kvantové gravitace, kdy se předpokládá, že v dostatečně malých měřítcích (Plankův čas/délka) ztratí pojmy prostoru a času svůj tradiční smysl a s tím ztratí smysl i OTR a další související veličiny.
Re: Re:
Opal Opal,2024-12-07 22:36:42
Souhlas. Jsou 2 teorie, kvantová a ORT, které se na některých věcech neshodnou. Nejsem fyzik, takže nevím co je poněkud spekulativní teorie. Je pravda, že OTR je ověřena, protože se dá ověřit na pozorovatelných objektech. Singularita pozorovatelná není, takže všechny teorie se dají označit za spekulativní.
Co vím určitě, že dnešní fyzika a matematika je mnohem dál než za Einsteina. Zrovna ten zhroucení objektu do černé díry pochopil špatně. Jak popisuje Thorne. Einstein spočítal objekt 10% nad kritickým poloměrem. A vyšlo mu, že tlak v centru objektu je nekonečný. Takový objekt nemůže existovat, proto si myslel, že nemůže existovat ani černá díra. Správný závěr tohoto výpočtu - žádná síla nedokáže zabránit dalšímu kolapsu a vzniku černé díry.
Re: Re: Re:
Pavel Kaňkovský,2024-12-09 11:19:55
"Poněkud spekulativní teorie" je eufemismus pro teorii, která zatím(?) není schopna vyprodukovat nové experimentálně testovatelné výsledky.
Existence (v nějakém smyslu) singularity je sice sama o sobě spekulativní, ale je to výsledek teorie (OTR), která vyprodukovala spoustu jiných nových výsledků, které byly testovatelné a testem prošly. Chápu, že představa, že prostoročas má nějaké místo, ve kterém světočáry, jak je známe, končí a mizí (nebo naopak z ničeho začínají), může být zdrojem jistého existenciálního znepokojení, ale to není dostačující důvod k tomu to odmítat jako nemožné.
To, že ani Einstein nebyl nejlepším prorokem vlastní teorie, není až tak překvapivé, ostatně myšlenku černých děr jako absurdní dlouho odmítali i mnozí jiní, jak to prof. Thorne v oné knize důkladně popisuje.
Re: Re: Re: Re:
Petr Matuška,2024-12-09 14:49:03
... A jak čtu zbytek diskuze, tak jsou to všechno pohádky pro akademicky vzdělané pány a dámy, protože těm výchozím matematicko-fyzikálním modelům sotva rozumí jejich autoři. Na řešení (skoro všech) reálných problémů lidí to má nulový vliv.
Viz můj příspěvek pod "inflace, singularita"
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
