Mörk materia är universumets mest mystiska och inerta substans. Dess gravitationseffekter förklarar galaxernas rotation, klusterens rörelse och de största skalorna i hela universum. Men i mindre skala är det för litet för att påverka solsystemets rörelse, jordens materia eller människans ursprung och utveckling. Som sagt, allvar som mörk materia ger är absolut nödvändig för de råa ingredienserna som utgör livet som oss och en planet som Jorden. Utan mörk materia kunde det inte finnas något liv i universum alls.
Stjärnor producerar 100% av det ljus vi ser i universum, men endast 2% av dess massa. När vi tittar på rörelserna från galaxer, kluster och mer, upptäcker vi att gravitationsmassan överstiger den stella massan med 50 gånger. Man skulle kunna tro att andra typer av vanlig materia skulle kunna förklara denna skillnad. När allt kommer omkring upptäckte vi många andra typer av materia i universum förutom stjärnor:
- resterna av en stjärna som vita dvärgar, neutronstjärnor och svarta hål;
- asteroider, planeter och andra föremål, vars massa är för liten för att vara stjärnor;
- neutral gas i galaxer och utrymmet mellan dem;
- damm som blockerar ljusa och dimmiga regioner;
- joniserat plasma, som är rikligt i det intergalaktiska mediet.
Alla dessa former av vanlig materia - eller materia som ursprungligen bestod av samma saker som vi är: protoner, neutroner och elektroner - bidrar dock. Gas och plasma bidrar i synnerhet mer än summan av alla stjärnor i universum. Men även om vi lägger till alla dessa komponenter, får vi bara 15-17% av den totala mängden materia som behövs för att förklara gravitationen. För resten av rörelsen som vi ser, behöver vi en form av materia som inte bara skiljer sig från protoner, neutroner och elektroner, utan också inte motsvarar någon känd partikel i standardmodellen. Vi behöver någon form av mörk materia.
Kampanjvideo:
En liten grupp forskare är emot att lägga till någon slags osynlig massakälla, men för att ändra tyngdelagarna. En sådan modell har svårigheter, inklusive oförmågan att reproducera den fulla uppsättningen av observationer, inklusive rörelsen av enskilda galaxer i kluster, den kosmiska mikrovågsbakgrunden, kollisioner i galaxkluster och det gigantiska kosmiska nätverket av den observerade storskaliga strukturen i universum. Det finns också ett annat viktigt bevis som pekar på förekomsten av mörk materia. Du kommer att bli förvånad, men det här är vår existens.
Det kommer att överraska dig att vi inte bara behöver mörk materia för att förklara astrofysiska fenomen som galaktisk rotation, rörelse av kluster och deras kollisioner, utan också för att förklara livets ursprung.
För att förstå varför måste du komma ihåg att universum började med ett hett och tätt tillstånd - Big Bang - när allt var i form av ett praktiskt taget homogent hav av separata, fria, högenergipartiklar. När universum kyldes och expanderades bildades protoner, neutroner och de lättaste kärnorna (väte, helium, deuterium och lite litium), men inget annat. Det var bara tiotals eller hundratals miljoner år sedan som denna fråga kollapsade i regioner som var tillräckligt täta för att bilda stjärnor och slutligen galaxer.
Allt detta skulle ha hänt, om än på något annorlunda sätt, med eller utan mörk materia. Men för att de element som är nödvändiga för att livet ska spridas i överflöd - kol, syre, kväve, fosfor, svavel - måste de smältas i kärnorna i de mest massiva stjärnorna i universum. Det gör oss varken varm eller kall; för att de ska bilda fasta planeter, organiska molekyler och liv måste de först kasta dessa tunga atomer i det interstellära mediet, där de återigen blir stjärnor, redan av de kommande generationerna. Detta kräver en supernovaexplosion.
Vi tittade på dessa explosioner i detalj och vet särskilt hur snabbt detta material kastas ut från stjärnorna i deras dödsfall: tusentals kilometer per sekund. (Resterna av supernova Cas A matat ut material i hastigheter på 5000 och till och med 14 500 km / s!). Medan detta antal kan verka litet, särskilt med tanke på ljusets hastighet, kom ihåg att vår egen stjärna kretsar i Vintergatan med en hastighet på bara 220 km / s. Om solen roterade minst tre gånger snabbare, skulle vi redan befinna oss utanför vår galaxens gravitation - vi skulle kastas ut.
Supernova-rester matar ut tyngre materia, men tack vare den kraftfulla gravitationella dragningen av en diffus, långsträckt mörk materia-halo, kommer vi att hålla större delen av denna massa i vår egen galax. Med tiden kommer saken att återgå till normala regioner som är rika på normal materia, bildar neutrala molekylära moln och utgör grunden för efterföljande generationer av stjärnor, planeter och, mest intressant, organiska molekylkombinationer.
Men utan den extra attraktionen av den massiva halo av mörk materia som omger galaxen, skulle den stora majoriteten av material som matas ut från en supernova lämna galaxen för alltid. Den flyter alltid i den intergalaktiska miljön, men den kommer aldrig att bli en del av kommande generationer av stjärnsystem. I universum utan mörk materia skulle vi ha stjärnor och galaxer, men planeterna skulle bara vara gasjättar, det skulle inte finnas några solida världar, inget flytande vatten och liv heller. Utan överflödet av tunga element som levereras av generationer av massiva stjärnor skulle molekylbaserat liv aldrig existera.
Det visar sig att den massiva halo av mörk materia som omger vår galax, som tillät uppkomsten av liv baserat på kol, som valde jorden som sitt hem - eller något annat - är värt att tacka för allt detta. När vi fördjupar djupare och djupare i universums principer förstår vi att mörk materia är absolut nödvändig för livets uppträdande. Utan den skulle det inte finnas någon kemi, komplexa element, biologi, solida planeter, livet - och oss.
ILYA KHEL
