Mörk materia

Inte exakt i mitten. Det räcker med 3 svartahål galaxer så blir ju mittenytan där planeter stannar i miljontals år också många ljusår stor. Lutningen i centraldelen mellan dom gravitationsstora platserna kan ju vara 0 och lutningen på sidorna så liten till en början att det blir i princip 0 ett bra tag...

Kan en del av den mörka materian förklaras av oupptäckta objekt i universum. Vi upptäcker alltfler och allt mindre objekt i universum. Först kunde vi bara se planeterna i vårat solsystem. Sen såg vi, föga förvånande att andra stjärnor har planeter och så klart finns det asteroider, stoff mm. Galaxernas massa måste ha varit underskattad från början och kanske fortfarande är. Hur mycket kan vi ha missat egentligen.

En annan sak jag funderat på och som några astronomer också funderar på, är om beskrivningen av rumtiden, gravitation osv verkligen är fullständig. Först kom Newton med ekvationer för gravitation och den var ju rätt bra, sen kom Einstein med relativitetsteorin vilket var en ytterligare förbättring, men finns det något mer? En ekvation/teori, som ytterligare beskriver massor och krafter i universum och som kanske förklarar mörk materia och mörk energi. Måste det nödvändigtvis vara partiklar. Ingen har ju hittat dom.

Vi vet ganska säkert att GR och QM inte är kompletta och slutgiltiga teorier för de säger olika saker som dessutom inte är helt meningsfulla när vi ska beskriva rumtiden (GR) på mycket små avstånd (QM). De fungerar helt enkelt inte ihop fullt ut. Därför vet vi att det finns en mer generell teori som kommer att innehålla både GR och QM som (mycket, mycket bra) approximationer vid alla situationer utanför den där de två teorierna idag famlar runt, om man får säga så. Hur denna större teori ser ut är det många som siar om men ingen som säkert vet. Supersymmetrisk strängteori i är ett alternativ och LQG ett annat. Men den kan även se helt annorlunda ut. Det enda vi vet är att den måste se ut som QM där idag QM fungerar bra och som GR där GR fungerar bra.

Den mörka energin beter sig som ett tryck i GR:s ekvationer och detta "tryck" beror troligen på någon mekanism i rumtiden på de kortaste avstånden, just där GR och QM har problem. Räknar man fram detta "tryck" från dagens teorier så får man ett svar som är 120 storleksordningar (10^120) fel. En mer fullständig teori bör, eller faktiskt måste för att vara meningsfull, alltså ge ett "tryck" som stämmer med observationerna.

Det finns forskare som vill förklara den mörka energin och expansionen med att det egentligen är vår analys av mätningarna som är fel och att vi måste modifiera våra ekvationer för riktigt långa avstånd, så kallade MOdifiedNewtonDynamics-teorier, MOND, men de har hittills inte kunna förklara resultat baserade på mätningar av bakgrundsstrålningen bättre än de gängse teorierna.

Av Jag förstår ungefär vad du säger, men önskar att jag vore mer insatt i de här teorierna. Jag förstår det som att min tanke kan vara riktig. Att en del av förklaringen kan vara brister i rådande teorier GR och QM och att det inte måste finnas partiklar för mörk materia eller mörk energi, men att det förstås kan finnas. Eventuellt skulle det både kunna finnas partiklar, för mörk materia och dessutom brister i teorierna, som förklarar mängderna mörk materia och energi. Mätfelen är kanske en rätt liten del i det hela då om jag förstått dig rätt.

Det är teorier som om man går på djupet, förbi "Illustrerad Vetenskap"-nivån (absolut inget fel på den), är mycket komplicerade så det krävs lite jobb för att kunna sätta sig in detaljerna, men oerhört spännande så de är väl värda arbetet.

Både GR och QM (i sin relativistiska formulering QFT) är mycket bra, väldigt exakta teorier som har använts till att göra väldigt exakta förutsägelser inom respektive område. QED används till att räkna fram kopplingskonstanter som stämmer med experiment med 15 siffrors noggrannhet. GR används i GPS-satelliter och ger resultat på ppb-nivå och de senast satellitbaserade experimenten som testar hur Jorden drar med sig rumtiden när den roterar ger helt entydiga resultat. Vi vet alltså att de inte är fel, utan snarare inte kompletta, på samma sätt som Newtons rörelselagar är väldigt bra i låga hastigheter innan SR-effekter blir viktiga. Vi vet också att det finns någon ännu mer komplett teori som "tar över" där GR och QM inte fungerar så bra längre. Om det är den slutliga teorin, the Theory of Everything, vet vi inte.

Den nya teorin kommer nästan garanterat innehålla nya partiklar som mycket väl kan utgöra den mörka materien och växelverkningar som påverkar rumtiden (den nya teorin måste innehålla delar om rumtiden om den ska inkludera det som GR innehåller idag) på ett sätt som vi idag kallar mörk energi. De mätningar som har gjorts är relativt exakta och de har gjorts inom flera olika områden (CMB, avstånd till supernovor, massfördelning i universum m.m.) så det är ganska osannolikt att de skulle vara helt fel, men det är absolut inte uteslutet att vi har tolkat dem fel baserat på de teorier vi har idag. På sätt och vis vet vi att vår analys av den mörka energin är fel eftersom den är 120 storleksordningar fel.

Men vad är beviset för att planeterna dras isär? Under våra 100 år av observationer kan vi väl knappast vara säker på att om hundramiljonstals år framåt så kommer vår galax vara ensam utan några andra galaxer i närheten kvar?

Jag förstår att man vill pusha för standardmodellen osv...

Utan att gå in på den filosofiska diskussionen om vad "vet" betyder så vet vi att den mörka energin (enligt våra modeller) verkar direkt på rumtiden och beter sig som ett tryck som vill expandera varje infinitesimal volym. Accelerationen är idag så försvinnande liten så att vi måste mäta den över väldiga avstånd för att få fram tydliga effekter, och det har vi fått. Idag accelererar universum utan tvekan och om vi extrapolerar den accelerationen så kommer vi till slut fram till the Big Rip. Det här "trycket" beter sig inte som det tryck vi är vana vid från t.ex. luften i en ballong där trycket sjunker om vi ökar volymen, utan istället skapas "trycket" av själva rummet. Ju mer "trycket" ökar rummets volym, desto högre blir "trycket" och volymen ökar ännu mer. Wash, rinse, repeat.

Kraften som denna acceleration innebär är idag svagare än gravitationen t.ex. i en galax men den kommer med tiden att växa sig starkare och starkare (enligt våra teorier) för att till slut bli starkare än gravitationen som binder ihop jorden, starkare än den elektromagnetiska kraft som binder elektroner till atomkärnan och till slut, i de sista skälvande ögonblicken troligen även själva rumtiden. Det sista är mer av en gissning för vi har ingen kvantteori för rumtiden.

Allt detta bygger på de teorier vi har idag (GR och QM) plus en massa observationer. Visar det sig att den större teori som innehåller GR och QM leder någon helt annanstans i det extrema hörn av fasrummet där GR och QM inte fungerar var för sig så kan vi givetvis få ett annat slut.

Hold your horses!
Finns det nu nya mätningar som favoriserar Big Rip-scenariot? Känner jag inte till så ge gärna en ref. Vad jag vet finns det annars inget som falsifierar att den mörka energin uppför sig som en kosmologisk konstant. Dvs jämn acceleration utan Big Rip.

Du har rätt i att osäkerheten i bestämningen av w fortfarande är för stor för att med säkerhet säga om värdet är högre eller lägre än -1, men vi har samtidigt inget teoretiskt eller observationellt stöd för att lambda skulle vara konstant över tiden, vi kan bara inte utesluta den hypotesen. Se det jag skrev som en beskrivning av scenariot som skulle spela upp sig om w < -1. Jag vill poängtera att jag framhöll att vi idag inte har någon teori som beskriver detta i detalj utan vi extrapolerar från känd data och teorier.

Edit: fläskfingrar