Da li je život zasnovan na tamnoj materiji moguć?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Velika većina mase u našem svemiru je nevidljiva. I već duže vrijeme, fizičari pokušavaju razumjeti šta je ova neuhvatljiva masa. Ako je napravljen od čestica, nada je da Veliki hadronski sudarač može proizvesti česticu tamne materije, ili će svemirski teleskop vidjeti elokventan potpis gama zraka sudara tamne materije. Za sada nema ništa. I ovaj problem tjera teorijske fizičare da razmišljaju o novim idejama.

U 2017, poznata teorijska fizičarka Lisa Randall istražila je jednu od najnevjerovatnijih mogućnosti tamne materije. Hipotetički, naravno. Umjesto da tretira tamnu materiju kao posebnu vrstu čestica, ona je pretpostavila da bi tamna materija mogla biti sastavljena od cijele porodice čestica koje čine tamne zvijezde, tamne galaksije, tamne planete i moguće tamni život. Hemija mračnog svemira mogla bi biti bogata i raznolika kao i naša vlastita "redovna hemija". Ali nije sve tako jednostavno.

Problem tamne materije

Naš Univerzum je neverovatno, iako neshvatljivo mesto.

Tokom proteklih nekoliko decenija, shvatili smo da se 84,5% materije u Univerzumu ne može videti. S obzirom na svoj prilično nezgodan nadimak "tamna materija", ova supstanca je u stanju u kojem ne stupa u interakciju sa "normalnom" materijom. Poput tamne energije, ove stvari su „mračne“jer ih ne razumijemo.

Ako sada na mom stolu postoji komad tamne materije, nikada neću saznati za to. Komad tamne materije uopšte, kao takav, ne može ležati na mom stolu. Pašće kroz sto, a pod, i zemljina kora, jurnuće u gravitacioni bunar u jezgru naše planete. Ili će nestati u svemiru na neshvatljiv način. Tamna materija je tako slabo u interakciji sa bilo čim da će ovaj komad jednostavno propasti kroz običnu materiju, kao da ne postoji.

U malom obimu, gravitaciona manifestacija tamne materije je zanemarljiva, ali na kosmološkim udaljenostima prisustvo tamne materije se definitivno oseća - može se posmatrati indirektno po njenom gravitacionom učinku na jata galaksija i uticaju na rotaciju galaksija. Znamo da postoji, jednostavno ga ne vidimo.

A mi ne znamo šta je to, možemo samo da nagađamo

Obična materija - aka barionska materija - komunicira putem elektromagnetnih, gravitacionih, jakih i slabih sila. Ove sile prenose energiju i daju strukturu svoj materiji. Tamna materija se, s druge strane, obično posmatra kao amorfni oblak "materije" koji ne može da komunicira putem elektromagnetnih sila, slabih ili jakih. Stoga se pretpostavlja da je tamna materija "nebarionska". Nebarionska materija može otkriti svoje prisustvo samo gravitaciono.

Vodeći kandidat u potrazi za tamnom materijom je WIMP, masivna čestica sa slabom interakcijom. Kao što ime WIMP-a sugerira, ova hipotetička čestica ne stupa u interakciju s normalnom materijom - tako da nije barionska.

Utemeljeni kosmološki modeli predviđaju da tamna materija - bilo u obliku WIMP-a ili "aksiona", na primjer - daje našem Univerzumu strukturu i obično se pojednostavljeno naziva "ljepak" koji drži naš Univerzum u cjelini.

Posmatrajući rotaciju galaksija, astronom Vera Rubin je primijetila da većina materije u galaksijama nije vidljiva. Vidljiv je samo mali procenat - zvezde, gas i prašina; ostatak se krije u ogromnom, ali nevidljivom oreolu tamne materije. Kao da je naša vidljiva galaksija obične materije samo hauba na ogromnom točku tamne materije koja se proteže daleko izvan onoga što možemo vidjeti.

U nedavno objavljenom radu (2013), Randall i njene kolege predstavili su složeniji oblik tamne materije. Prema njima, oreol tamne materije naše galaksije ne sastoji se samo od jedne vrste amorfne mase nebarionske materije.

“Čini se vrlo čudnim pretpostaviti da je sva tamna materija sastavljena od samo jedne vrste čestica”, piše Randall. "Nepristrani naučnik ne bi trebao dozvoliti da tamna materija bude toliko raznolika kao naša normalna materija."

Bogati "sjenčani univerzum"?

Baš kao što našim vidljivim svemirom upravlja standardni model fizike - dobro dokazana porodica čestica (uključujući zloglasni Higgsov bozon) i sila, može li bogat i raznolik model čestica i sila tamne materije funkcionirati u tamnom galaktičkom halou?

Ovo istraživanje slijedi logiku pretpostavke bogatog niza nepoznate fizike u mračnom sektoru svemira - nazovimo ga "sjenovitim svemirom" - koji postoji paralelno s našim i ima sve složenosti koje naš vidljivi svemir može ponuditi.

Astrofizičari su ranije sugerirali da "tamne zvijezde" - zvijezde napravljene od tamne materije - mogu postojati u našem drevnom svemiru do danas. Ako je tako, tvrdi Randall, možda bi se mogle formirati "tamne planete". A ako postoji porodica čestica tamne materije koju kontrolišu sile raspoređene u tamnom sektoru, može li to dovesti do pojave složene hemije? I na život?

Međutim, ako postoji “tamni” ili “sjenoviti” život paralelan s našim svemirom, možete zaboraviti da ga možemo otkriti.

Život u senci će ostati u senci

Čini se primamljivim koristiti ovu hipotezu za objašnjenje svih svakodnevnih misterija ili čak paranormalnih tvrdnji koje nauka ne može osporiti ili podržati. Šta ako su "duhovi" ili neobjašnjiva "svjetla na nebu" ludorije mračnih stvorenja koja žive u pozadini svega?

Iako bi ova logika bila u redu za TV emisiju ili film, ova mračna stvorenja bi živjela u sjenovitom svemiru koji je potpuno nespojiv s običnom materijom. Njihove čestice i sile ne bi imale nikakvog efekta u našem univerzumu. Mogli biste čitati ove redove sjedeći na panju u mračnoj šumi i nikada ne biste saznali za to.

Ali pošto mi koegzistiramo sa ovim svemirom u senci u istom prostor-vremenu - bez nepotrebnih dimenzija ili multiverzuma - može se prenijeti samo jedan signal.

Gravitacijski valovi otkriveni su tek 2016. godine, a prvo otkrivanje ovih talasa u prostor-vremenu uzrokovano je sudarom crnih rupa. Čini se sasvim mogućim da se gravitacijski valovi mogu detektirati u tamnom sektoru, ali samo najmoćniji kosmički događaji u tamnom sektoru mogu se detektirati na našem kraju žice.

Sve u svemu, gotovo sigurno nikada nećemo dokazati postojanje slatkih stvorenja tamne materije, ali Randall ističe jednu važnu stvar. Kada razmatramo izvor tamne materije, moramo gledati dalje od naših predrasuda; tamni sektor može biti složena porodica čestica tamne materije i sila koje su izvan onoga što možemo zamisliti.