הילת חומר אפל – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
ניסוח, עריכה
שורה 2:
[[תמונה:GalacticRotation-HE.png|ממוזער|300px|עקומות סיבוב של גלקסיות. <br> העקומה A היא העקומה התאורטית שחוזים חוקי ניוטון. העקומה B היא העקומה שנמדדת בפועל]]
 
'''הילה של חומר אפל''' היא מבנה [[קוסמולוגיה|קוסמולוגי]] המורכבהיפותטי של מ[[חומר אפל]] קשור [[כבידה|כבידתית]] (כלומר שכל החלקיקים השייכים למבנה מוחזקים על ידי [[אנרגיית קשר כבידתית|אנרגיית הקשר הכבידתית]] שלו). לרובחומר מתייחסיםאפל להילותמהווה חומרהסבר אפלאפשרי בהקשרלדינמיקה של [[גלקסיה|גלקסיות]], היות שלא ניתן לראות חומר אפל ישירות, אך מרבית התאוריות של חומר אפל גורסות כי ישנן ביקום גם הילות חומר אפל שאינן מכילותחלק גלקסיותממבנים גלקטיים (ושמכונות "הילות אפלות"). הילות שמכילות גלקסיות נמשכות הרבה מעבר לגבול הנראה של הגלקסיה (לרוב יש הבדל של כסדר גודל בין רדיוס הגלקסיה לרדיוס ההילה, אך יחס הגדלים המדויק תלוי בהיסטוריה של הגלקסיה וההילה הספציפיות אליהן מתייחסים). יש לצייןמניחים כי ההילההילת נמשכתחומר ממרכזאפל הגלקסיה,של כלומרגלקסיה שהחומרמתחילה האפל נמצא גם בתוךממרכז הגלקסיה, ובכך משפיעה ההילהומשפיעה על הדינמיקה בגלקסיה, כמו למשל על מהירות הסיבוב שלה.
 
כיוםמניחים ישנןאת ביקוםקיומן של הילות חומר אפל במגוון גדלים ומסות. ההילות, הגדולות ביותר שידועות או צפויותשבהן הן במסה של יותר מ10<sup>15</sup> [[מסת שמש|מסות שמש]] וברדיוס של יותר מ[[פארסק|מגהפארסק]] (כשלושה מליון [[שנות אור]]). הגודלגודלן של ההילות הקטנות ביותר לא ידוע, והואשכן הוא תלוי בתכונות הספציפיות אותן מניחים עבורשל החומר האפל, ואלה אינן ידועות.
 
==היווצרות הילות==
לפי ההבנה המדעית הנוכחית, המתבססתעליה עלמבוססת תאוריית [[המפץ הגדול]], היקום החל במצב דחוס מאוד, והחומר ביקום היה מפולג בצורה [[הומוגניות (פיזיקה)|הומוגנית]] עם אזורים מעט יותר צפופים או דלילים. במצב זה [[מהלך חופשי ממוצע|המהלך החופשי]] של [[פוטון|פוטונים]] היה מזערי, והם השאירו את החומר הקורן (זהו החומר הרגיל המוכר לנו) מפורק לחלקיקים הבסיסיים ביותר ומנעו מ[[גרעין האטום|גרעיני אטומים]] להיווצר. מכיווןעם שהיקוםהתפשטות התפשט, הצפיפותהיקום הלכהוהירידה וירדהבצפיפותו, עדהגיע שכמאהכמאה אלף שנים לאחר המפץ הגדול הגיע שלב ה[[רקומבינציה (קוסמולוגיה)|רקומבינציה]], שבו החומר היה דליל דיו כדילאפשר שיתחילו להיווצרהיווצרות גרעיני מימן והקרינהושחרור הקרינה הכלואה תשתחרר. עד השלב הזה, החומר הקורן לא יכול היה להתחיל את [[קריסה כבידתית|הקריסה הכבידתית]] אל עבר האזורים הצפופים יותר. החומר האפל, לעומת זאת, מגיב רק בצורה כבידתית (או לכל היותר מגיב בצורה חלשה ביותר לכוחות אחרים), ועל כן החל לקרוס הרבה לפני החומר הקורן, כך שבזמן הרקומבינציה כבר היו מבני (הילות) חומר אפל משמעותיים, שריכזו אליהם את הקריסה הכבידתית של החומר הקורן. כיוון שכך, גלקסיותנוצרו נוצרותהגלקסיות בתוך באר הכבידה של הילות.
 
באזורים בהם יש שיאי צפיפות מתרחשת [[קריסה כבידתית]], ושם נוצרות הילות. משערים כי הילות גדלות בשני תהליכים עיקריים - [[ספיחה]] חלקה של חומר, בה חומר נופל אל ההילה בצורה חלקה יחסית, ו[[מיזוג הילות חומר אפל|מיזוג הילות]], בו אל ההילה נופלת ומתמזגת הילה אחרת. מיזוג הילות הוא תהליך יחסית אלים, ויכול לגרום להילה לשנות את צורתה ומאפיינים נוספים. מיזוג הילות הוא תהליך ארוך, יחסית, ולכן במקריםצפויים מקרים של הילות מכילותהמכילות תת-הילות - הילות חומר אפל שנפלו אל ההילה, אך עדיין לאטרם התמזגו איתה לחלוטין. [[גלקסיות לוויין]] נמצאות בתוך תת-הילות, אך במהלך המיזוג הן עוברות תהליכים שמשפיעים עליהן ולכן נוטים להתייחס אליהן כאל אוכלוסייה שונה מגלקסיות מרכזיות ומגלקסיות מבודדות (כלומר גלקסיות שבודדות בהילה שלהן).
 
==עקומות סיבוב של גלקסיות ספירליות==
נוכחות החומר האפל בהילת הגלקסיה מוסקת עקב אפקט [[כבידה|כבידתי]] על [[עקומת הסיבוב של גלקסיה]] [[גלקסיה ספירלית|ספירלית]] המתארת את מהירות הסיבוב של עצמים כתלות במרחק ממרכז הגלקסיה. עקומת הסיבוב לפי הכבידה הניוטונית יורדת כתלות במרחק (ראו עקומה A בגרף) בעוד שעקומת הסיבוב שנמדדה ב[[תצפית אסטרונומית|תצפיות]] (בפרט ב[[רדיו-אסטרונומיה|תצפיות רדיו]] של פליטת קרינה לפי [[ספקטרום|קווים ספקטרלים]] של [[אטום|אטומי]] [[מימן]], מה שידוע כ-HI) שואפת לערך קבוע פחות או יותר (ואז אומרים שעקומת הסיבוב היא שטוחה, ראו עקומה B בגרף) גם הרבה מעבר לכללגבול חומרהחומר נראההנראה. העדרות חומר נראה שיסביר את שטיחותה של עקומת הסיבוב מרמזת על נוכחות של חומר [[חומר אפל]] שבלתי נראה בתצפיות רגילות. אם טוענים שהחומרהחומר האפל איננולא קיים זהבאמת, אומר שישיש לשנות את תאוריית הכבידה הנוכחית, דברכלומר שדורשאת[[תורת תשתיתהיחסות ראייתיתהכללית]] נרחבתבגירסתה יותרהמקובלת. לפניבהעדר שהפיזיקאיםהסבר יהיומניח מוכניםאת לוותרהדעת להתנהגות הכבידה בשונה מהצפוי על [[תורתפי היחסותהתאוריה הכללית]]העכשווית, מעדיפים רוב הפיזיקאים כיום לדבוק בהנחת קיומו של חומר אפל.
 
התפלגות החומר האפל בהילה כנראה מתוארת על ידי [[פרופיל נאווארו-פרנק-וייט]], כאשר ה[[צפיפות החומר|צפיפות]] נתונה על ידי
שורה 28:
 
==הילת החומר האפל של גלקסיית שביל החלב==
'''הילת החומר האפל''' אם קיימת, היא החלק הגדול ביותר של גלקסיית [[שביל החלב]], שכן על מנת להסביר את הדינמיקה הגלקטית היא משתרעתצריכה להשתרע ממרחק 100,000 [[שנת אור|שנות אור]] עד מרחק 300,000 [[שנת אור|שנות אור]] ממרכז הגלקסיה. ההילה היא גם החלק המסתורי ביותר של שביל החלב. אסטרונומים מאמינים ש-95% ממסת שביל החלב מורכבת מ[[חומר אפל]], סוג של חומר שלא מבצע [[אינטראקציה]] לא-כבידתית (ובפרט לא [[אלקטרומגנטיות|אלקטרומגנטית]]) עם שאר הגלקסיה. בהילת החומר האפל נמצא כמעט כל החומר האפל של הגלקסיה, שמסתו גדולה פי 10 מהמסה הרגילה (הכוללת [[כוכב]]ים, [[גז]] ו[[אבק (אסטרופיזיקה)|אבק]]) בשאר הגלקסיה. החומר הקורן מהווה כ-90 [[מיליארד]] [[השמש|מסות שמש]] בעוד שהילת החומר האפל כוללת 600 עד 3000 מיליארד [[השמש|מסות שמש]].
 
==ראו גם==