In a Galaxy far far away ...

1. Prof. dr Tijana Prodanović, PMF Novi Sad, AD Novi Sad i AD KumovaSlamaVampredstavljaju: Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

2. In a Galaxy far far away ... TAMNA MATERIJA • Ne znamo tačno šta je ... • Ali znamo da ispunjava svemir ? ? This result was brought to you by Planck Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

3. Vidimo gravitacijom! • Vidimo kako utiče na svetlu materiju • vetar ne vidite al vidite lišće! • Sve što ima masu (težinu) ima i gravitaciju! • Gravitacija privlači! • Razbija vaze, drži nas na Zemlji, drži astronaute u orbiti... Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

4. Gravitacija videla nevidljivo! • Otkriće planete Neptun 1846. godine • Nisu znali da postoji ali su osetili! • planeta Uran se nije kretala kako treba usled gravitacije Neptuna Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

5. “Vera” u tamnu materiju • Vera Cooper Rubin • Postdiplomske studije fizike na Cornell-u - Hans Bethe i Richard Feynmann • 1954. doktorira na Georgetown univerzitetu - George Gamow mentor • 1965. na Karnegi institutu, Vašington, počinje saradnju sa Kent-om Fordom • Istraživali zašto se spiralne galaksije razlikuju • Ima veze sa rotacijom? Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

6. Merenje rotacije galaksije • Doplerov efekat • Izvor talasa (svetlost, zvuk itd.) se kreće • Talasna dužina se menja – zavisi od brzine tela • Povećava – izvor ide od nas – tzv. “crveni pomak” • Smanjuje – izvor ide ka nama – tzv. “plavi pomak” • Posmatramo svetlost (spektre) zvezda u galaksiji - tražimo “pomak” svetlosti Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

7. Naša galaksija – Mlečni put Sadrži 400 milijardi zvezda! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

8. Kretanje zvezda u galaksiji Zvezde rotiraju oko centra galaksije U centru – gusto - sve se rotira zajedno (“kruto telo”) Po ivicama – retko – rotiraju se kao Zemlja oko Sunca (“keplerovski”) Što je više materije unutar putanje to je rotacija brža! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

9. To očekujemo ... • Zvezde ka periferiji galaksije treba da se kreću sporije nego one u unutrašnjosti pošto je masa unutar orbite skoro konstantna OČEKUJEMO VIDIMO Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

10. To očekujemo ... Ali! • Zvezde u galaksiji se kreću brže nego što očekujemo na osnovu vidljive mase! OČEKUJEMO VIDIMO Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

11. Problem jata • Zvezde se grupišu u galaksije • Galaksije se grupišu u jata • Mlečni put je deo jata Lokalna Grupa - oko 30ak galaksija Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

12. “Cvikanje” od tamne materije • Švajcarski naučnik Fric Cviki • Galaksije u jatima se kreću suviše brzo • Jata bi se raspala • Nešto ih drži na okupu? Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

13. Šta sve to znači? • Kretanje zvezda i galaksija – gravitacija • Ali nije kako teorija kaže! • Ili teorija gravitacije ne valja! • Ili nam “fali” masa” • Rubin i Ford – vidljiva masa je samo 10% ukupne mase galaksije! • Postoji masa u galaksijama i jatima galaksija koju ne vidimo • Rezultat dugo nije bio prihvaćen – pogrešna merenja? • Tek nakon još 10-ak godina... Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

14. Tamna materija • Ime dao Zwicky • Galaksije (i jata) su “uronjene” u tamnu materiju! • 10 puta više tamne nego svetle materije! • Masivna i slabo-interagujuća Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

15. Kako je videti? • Ne vidi se ali ima masu! • Ajnštajn - Masa krivi prostor oko sebe! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

16. Masa krivi svetlost! • Masa krivi prostor • Svetlost putuje u krivom prostoru • Svetlost se “krivi” Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

17. Gravitaciono sočivo • Galaksija/jato koje je između je “sočivo” • Više likova jednog istog objekta! • I tamna i svetla materija “rade” kao sočivo! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

18. Gravitaciono sočivo • Koliko će svetlost biti savijena zavisi od mase koja se preprečila! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

19. Gravitaciono sočivo na jatu galaksija • Žute “mrlje” – galaksije u jatu - sočivo • Plavi lukovi – više likova jedne galaksije u pozadini Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

20. Gravitaciono sočivo “vidi” tamnu materiju • Tamna materija dodaje masu u jatu • Što više mase to jače “sočivo” • Idemo u rikverc! • Iz sočiva koje vidimo nađemo nevidljivo! • Plavičasta izmaglica = slika tamne materije! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

21. Sudar galaksija i tamna materija • Sudar jata galaksija -“Metak” • Tamna i svetla materija se razdvajaju! Plavo – raspored tamne materije rekonstruisano na osnovu gravitacionog sočiva Crveno – X-zračenje gasa svetle materije zagrejanog usled sudara Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

22. Ali šta je tamna materija? Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

23. Upoznajte kandidate: • Tamna nebeska tela – MACHO-i (eng. mačo, snagator) • Čestice • vrela (brza) tamna materija • neutrini • hladna (spora) tamna materija • WIMP-ovi (eng. slabić) • Ili ne razumemo gravitaciju • modifikovana gravitacija • nema potrebe za tamnom materijom Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

24. Kandidat: 1. MACHO-i • Masivni kompaktni objekti haloa galaksije • Obična materija (od koje smo mi sastavljeni) • Slabo sija Halo galaksije Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

25. MACHO-i: Crne rupe? ... NE • Crne • Masivne • Ali ... • Samo smrt najvećih zvezda daje crnu rupu • Takvih zvezda ima malo • A tamne materije ima puno Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

26. MACHO-i: Braon patuljci? ... NE • “Neuspele” zvezde • Tamni i mali • “Vidimo” ih pomoću mikro-gravitacionog sočiva • Al ne vidimo ih dovoljno! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

27. Kandidat: 2. Čestice • Masivne čestice koje slabo interaguju sa drugom materijom • Ima ih puno i jako su “stidljive” • Opcije • A) Vrela tamna materija • Neutrini • B) Hladna tamna materija • WIMP-ovi Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

28. Vrela tamna materija: Neutrini • Vrela tamna materija – brze čestice, velikih energija • Neutrini - elementarne čestice • Interaguju slabo • Mala masa al ih ima puno • Nastaju u ranom svemiru,u Suncu itd. • Ali problem! • Vrela tamna materija otežava nastanak (jata) galaksija • ne dozvoljala da se od onih prvih zgušnjenja u svemiru formiraju galaksije jer su jako brzi – brzo se razlete – zgušnjenja se Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

29. Kandidat: 2. WIMP-ovi (eng. slabić) • Hladna tamna materija • Masivne čestice koje slabo interaguju sa drugom materijom • Ima ih puno i jako su “stidljive” Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

30. WIMP-ovi: ??? • Znamo kakvi treba da budu • Ali u zoološkom vrtu čestica koje znamo nema odgovarajućeg kandidata • “Pogrešna” čestica sve pokvari Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

31. Higs i tamna materija? • Higs bozon(i) • Čestica(e) koja nedostaje • Objašnjava masu drugih čestica • 4. jula 2012. u CERN-u objavljeno otkriće • Više vrsta Higs bozona u različitim teorijama • Neke od njih predvidjaju i tamnu materiju Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

32. SUSY, Higs i tamna materija • Teorija supersimetrije – SUSY • Pokušaj ujedinjenja jake, slabe i elektromagnetne sile • Više Higs bozona sa niskim masama • SUSY čestice – teški partneri normalnih čestica • Najlakša SUSY čestica je stabilna (npr. neutralino?) – tamna materija? Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

33. Lov na tamnu materiju • Direktan • Inidrektan • Napravi je Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

34. Direktna detekcija • Podzemni detektori • Rasejanje tamne materije o tešku metu • Posmatra se uzmak mete Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

35. Indirektna detekcija • Anihilacija tamne materije može da emituje gama zračenje • Iskopati signal tamne materije iz gama zračenja! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

36. “Uradi sam” • Proizvodnja tamne materije u akceleratoru • LHC* u CERN-u • Ako zafali energije – tamna materija je stvorena i pobegla! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

37. LOV SE NASTAVLJA...STAY TUNED! Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar

38. Tijana Prodanovic @ 10 Dana astronomije, Daruvar