Sisällysluettelo:

Onko pimeään aineeseen perustuva elämä mahdollista?
Onko pimeään aineeseen perustuva elämä mahdollista?

Video: Onko pimeään aineeseen perustuva elämä mahdollista?

Video: Onko pimeään aineeseen perustuva elämä mahdollista?
Video: Израиль | Святая Земля | Фавор - гора Преображения Господня 2024, Maaliskuu
Anonim

Suurin osa maailmankaikkeuden massasta on näkymätöntä. Ja jo jonkin aikaa fyysikot ovat yrittäneet ymmärtää, mikä tämä vaikea massa on. Jos se on tehty hiukkasista, toivotaan, että Large Hadron Collider pystyy tuottamaan pimeän aineen hiukkasen tai avaruusteleskooppi näkee kaunopuheisen gammasäteen signaalin pimeän aineen törmäyksistä. Toistaiseksi ei ole mitään. Ja tämä ongelma saa teoreettiset fyysikot pohtimaan uusia ideoita.

Kuva
Kuva

Vuonna 2017 tunnettu teoreettinen fyysikko Lisa Randall tarkasteli yhtä pimeän aineen uskomattomimmista mahdollisuuksista. Hypoteettista tietysti. Sen sijaan, että olisi käsitellyt pimeää ainetta tietyntyyppisenä hiukkasena, hän oletti, että pimeä aine voisi koostua kokonaisesta hiukkasperheestä, joka koostuu tummista tähdistä, tummista galakseista, tummista planeetoista ja mahdollisesti pimeästä elämästä. Pimeän maailmankaikkeuden kemia voisi olla yhtä rikas ja monipuolinen kuin oma "tavallinen kemiamme". Mutta kaikki ei ole niin yksinkertaista.

Pimeän aineen ongelma

Universumimme on hämmästyttävä, vaikkakin käsittämätön paikka.

Muutaman viime vuosikymmenen aikana olemme ymmärtäneet, että 84,5 % maailmankaikkeuden aineesta ei ole nähtävissä. Ottaen huomioon sen melko hankala lempinimen "pimeä aine", tämä aine on tilassa, jossa se ei ole vuorovaikutuksessa "normaalin" aineen kanssa. Kuten pimeä energia, nämä asiat ovat "pimeitä", koska emme ymmärrä niitä.

Jos työpöydälläni on nyt pala pimeää ainetta, en koskaan tiedä siitä. Pala pimeää ainetta yleensä sellaisenaan ei voi makaa pöydälläni. Se putoaa pöydän läpi, ja lattia ja maankuori syöksyvät planeettamme ytimessä olevaan gravitaatiokuoppaan. Tai se katoaa avaruuteen käsittämättömällä tavalla. Pimeä aine on niin heikosti vuorovaikutuksessa kaiken kanssa, että tämä pala yksinkertaisesti putoaa tavallisen aineen läpi, ikään kuin sitä ei olisi olemassa.

Pienessä mittakaavassa pimeän aineen gravitaatioilmiö on mitätön, mutta kosmologisilla etäisyyksillä pimeän aineen läsnäolo on selvästi havaittavissa - se voidaan havaita epäsuorasti sen gravitaatiovaikutuksena galaksijoukkoihin ja sen vaikutuksena galaksien pyörimiseen. Tiedämme, että se on olemassa, emme yksinkertaisesti näe sitä.

Ja emme tiedä mikä se on, voimme vain arvailla

Tavallinen aine - eli baryoninen aine - on vuorovaikutuksessa sähkömagneettisten, gravitaatioiden, vahvojen ja heikkojen voimien kautta. Nämä voimat siirtävät energiaa ja antavat rakenteen kaikelle aineelle. Pimeää ainetta sitä vastoin pidetään yleensä amorfisena "aineen" pilvenä, joka ei voi olla vuorovaikutuksessa heikkojen tai vahvojen sähkömagneettisten voimien kautta. Siksi oletetaan, että pimeä aine on "ei-baryonista". Ei-baryoninen aine voi paljastaa läsnäolonsa vain gravitaatiolla.

Kuva
Kuva

Johtava ehdokas pimeän aineen etsinnässä on WIMP, heikosti vuorovaikutuksessa massiivinen hiukkanen. Kuten WIMP-nimi viittaa, tämä hypoteettinen hiukkanen ei ole vuorovaikutuksessa normaalin aineen kanssa - joten se ei ole baryoninen.

Vakiintuneet kosmologiset mallit ennustavat, että pimeä aine - olipa se esimerkiksi WIMP- tai "aksionien" muodossa - antaa universumillemme rakenteen, ja sitä kutsutaan yleensä yksinkertaistetusti "liimaksi", joka pitää universumiamme kokonaisuutena.

Tarkkaillessaan galaksien pyörimistä tähtitieteilijä Vera Rubin huomasi, että suurin osa galaksien aineesta ei ole havaittavissa. Vain pieni osa on näkyvissä - tähdet, kaasu ja pöly; loput piiloutuvat valtavaan mutta näkymätön pimeän aineen haloon. On kuin tavallisen aineen näkyvä galaksimme olisi vain huppu pimeän aineen valtavassa pyörässä, joka ulottuu paljon näkemisen ulkopuolelle.

Äskettäin julkaistussa artikkelissa (2013) Randall ja hänen kollegansa esittelivät pimeän aineen monimutkaisemman muodon. Heidän mukaansa galaksimme pimeän aineen halo ei koostu vain yhden tyyppisestä ei-baryonisen aineen amorfisesta massasta.

"Vaikuttaa hyvin oudolta olettaa, että kaikki pimeä aine koostuu vain yhden tyyppisistä hiukkasista", Randall kirjoittaa. "Puhumattoman tiedemiehen ei pitäisi sallia pimeän aineen olevan yhtä monimuotoista kuin normaali aineemme."

Rikas "varjouniversumi"?

Aivan kuten näkyvää maailmankaikkeuttamme hallitsee fysiikan vakiomalli - hyvin todistettu hiukkasperhe (mukaan lukien surullisen kuuluisa Higgsin bosoni) ja voimia, voisiko rikas ja monipuolinen pimeän aineen hiukkasten ja voimien malli toimia pimeässä galaktisessa halossa?

Tämä tutkimus noudattaa logiikkaa, jonka mukaan universumin pimeässä sektorissa - kutsukaamme sitä "varjouniversumeksi" - oletetaan runsaasti erilaisia tuntemattomia fysiikkaa, joka on rinnakkain omamme kanssa ja jolla on kaikki näkyvällä universumillamme tarjoamat monimutkaisuudet.

Astrofyysikot ovat aiemmin ehdottaneet, että "tummia tähtiä" - pimeästä aineesta valmistettuja tähtiä - saattaa olla olemassa muinaisessa universumissamme tähän päivään asti. Jos näin on, Randall väittää, ehkä "pimeitä planeettoja" voisi muodostua. Ja jos on olemassa pimeän aineen hiukkasten perhe, jota hallitsevat pimeän sektorin voimat, voiko tämä johtaa monimutkaisen kemian syntymiseen? Ja elämään?

Kuitenkin, jos universumimme rinnalla on "pimeää" tai "varjo" elämää, voit unohtaa, että voimme havaita sen.

Varjoelämä pysyy varjoissa

Vaikuttaa houkuttelevalta käyttää tätä hypoteesia selittämään kaikkia arkipäivän mysteerit tai jopa paranormaalit väitteet, joita tiede ei voi kiistää tai tukea. Entä jos "haamut" tai selittämättömät "valot taivaalla" ovat kaiken takana elävien tummien olentojen temppuja?

Vaikka tämä logiikka sopisi hyvin TV-sarjaan tai elokuvaan, nämä synkät olennot eläisivät hämärässä universumissa, joka on täysin yhteensopimaton tavallisen aineen kanssa. Niiden hiukkasilla ja voimilla ei olisi vaikutusta universumiimme. Voisit lukea nämä rivit istuessasi kannolla pimeässä metsässä, etkä koskaan tietäisi siitä.

Mutta koska elämme rinnakkain tämän varjouniversumin kanssa samassa aika-avaruudessa - ilman tarpeettomia ulottuvuuksia tai multiversumia - vain yksi signaali voidaan lähettää.

Gravitaatioaallot löydettiin vasta vuonna 2016, ja ensimmäinen näiden aaltoilun havaitseminen aika-avaruudessa johtui mustien aukkojen törmäyksestä. Vaikuttaa täysin mahdolliselta, että gravitaatioaallot voidaan havaita pimeässä sektorissa, mutta vain pimeän sektorin voimakkaimmat kosmiset tapahtumat voidaan havaita langan päässämme.

Kaiken kaikkiaan emme melkein varmasti koskaan todista söpöjen pimeän aineen olentojen olemassaoloa, mutta Randall huomauttaa tärkeästä seikasta. Kun tarkastelemme pimeän aineen lähdettä, meidän on katsottava ennakkoluulojamme pidemmälle; pimeä sektori voi olla monimutkainen perhe pimeän aineen hiukkasia ja voimia, jotka ovat yli kykymme kuvitella.

Suositeltava: