Възможен ли е животът, основан на тъмната материя?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

По-голямата част от масата в нашата Вселена е невидима. И от доста време насам физиците се опитват да разберат какво представлява тази неуловима маса. Ако е направен от частици, надеждата е, че Големият адронен колайдер може да произведе частица тъмна материя или космическият телескоп ще види красноречив сигнал от гама лъчи от сблъсъци на тъмна материя. Засега няма нищо. И този проблем кара физиците-теоретици да обмислят нови идеи.

През 2017 г. известната физика-теоретик Лиза Рандъл разгледа една от най-невероятните възможности на тъмната материя. Хипотетично, разбира се. Вместо да третира тъмната материя като определен тип частици, тя предположи, че тъмната материя може да бъде съставена от цяло семейство частици, които съставляват тъмни звезди, тъмни галактики, тъмни планети и вероятно тъмен живот. Химията на тъмната вселена може да бъде толкова богата и разнообразна, колкото нашата собствена „обикновена химия“. Но не всичко е толкова просто.

Проблемът с тъмната материя

Нашата Вселена е невероятно, макар и неразбираемо място.

През последните няколко десетилетия разбрахме, че 84,5% от материята във Вселената не може да се види. Като се има предвид доста неудобното му прозвище "тъмна материя", това вещество е в състояние, в което не взаимодейства с "нормална" материя. Подобно на тъмната енергия, тези неща са „тъмни“, защото не ги разбираме.

Ако сега на бюрото ми има парче тъмна материя, никога няма да разбера за него. По принцип парче тъмна материя като такова не може да лежи на бюрото ми. Тя ще падне през масата, подът и земната кора ще се втурнат в гравитационния кладенец в ядрото на нашата планета. Или ще изчезне в космоса по неразбираем начин. Тъмната материя взаимодейства толкова слабо с всичко, че това парче просто ще падне през обикновената материя, сякаш не съществува.

В малък мащаб гравитационното проявление на тъмната материя е незначително, но на космологични разстояния присъствието на тъмна материя определено се усеща – може да се наблюдава индиректно чрез гравитационния й ефект върху галактическите купове и ефекта му върху въртенето на галактиките. Знаем, че съществува, просто не го виждаме.

И ние не знаем какво е, можем само да гадаем

Обикновената материя - известна още като барионна материя - взаимодейства чрез електромагнитни, гравитационни, силни и слаби сили. Тези сили пренасят енергия и придават структура на цялата материя. Тъмната материя, от друга страна, обикновено се разглежда като аморфен облак от "материя", който не може да взаимодейства чрез електромагнитни сили, слаби или силни. Следователно се приема, че тъмната материя е "небарионна". Небарионната материя може да разкрие присъствието си само гравитационно.

Водещият кандидат в търсенето на тъмна материя е WIMP, слабо взаимодействаща масивна частица. Както подсказва името на WIMP, тази хипотетична частица не взаимодейства с нормалната материя - така че не е барионна.

Установените космологични модели предсказват, че тъмната материя - било то под формата на WIMP или "аксиони", например - дарява нашата Вселена със структура и обикновено се нарича опростено "лепилото", което държи нашата Вселена като цяло.

Наблюдавайки въртенето на галактиките, астрономът Вера Рубин забеляза, че по-голямата част от материята в галактиките не се наблюдава. Виждат се само малък процент – звезди, газ и прах; останалото се крие в огромен, но невидим ореол от тъмна материя. Сякаш нашата видима галактика от обикновена материя е просто качулка върху огромно колело от тъмна материя, която се простира далеч отвъд това, което можем да видим.

В наскоро публикуван документ (2013 г.) Рандал и нейните колеги представиха по-сложна форма на тъмна материя. Според тях ореолът на тъмната материя на нашата галактика не се състои само от един вид аморфна маса небарионна материя.

„Изглежда много странно да се предположи, че цялата тъмна материя се състои само от един тип частици“, пише Рандал. "Един безпристрастен учен не трябва да позволява на тъмната материя да бъде толкова разнообразна, колкото нашата нормална материя."

Богата "вселена на сянка"?

Точно както нашата видима вселена се управлява от Стандартния модел на физиката – добре доказано семейство от частици (включително прословутия Хигс бозон) и сили, може ли богат и разнообразен модел на частици и сили на тъмната материя да функционира в тъмен галактически ореол?

Това изследване следва логиката на приемане на богато разнообразие от неизвестна физика в тъмния сектор на Вселената – нека го наречем „вселена на сянка“– която съществува успоредно на нашата собствена и има всички сложности, които нашата видима вселена може да предложи.

По-рано астрофизиците са предполагали, че "тъмните звезди" - звезди, направени от тъмна материя - може да съществуват в нашата древна вселена и до днес. Ако е така, твърди Рандал, може би биха могли да се образуват „тъмни планети“. И ако има семейство частици от тъмна материя, контролирани от сили, разположени в тъмния сектор, може ли това да доведе до появата на сложна химия? И на живота?

Въпреки това, ако има „тъмен” или „сенчест” живот, успореден на нашата вселена, можете да забравите, че можем да го открием.

Животът в сянка ще остане в сенките

Изглежда изкушаващо да използваме тази хипотеза, за да обясним всички ежедневни мистерии или дори паранормални твърдения, които науката не може да оспори или подкрепи. Ами ако „призраци“или необясними „светлини в небето“са лудории на тъмни същества, живеещи в задната част на всичко?

Макар че тази логика би била добра за телевизионно шоу или филм, тези тъмни същества биха живели в сенчеста вселена, която е напълно несъвместима с обикновената материя. Техните частици и сили не биха имали ефект в нашата вселена. Можете да прочетете тези редове, седнали на пън в тъмна гора, и никога няма да разберете за това.

Но тъй като ние съжителстваме с тази сенчеста вселена в едно и също пространство-време – без ненужни измерения или мултивселена – може да се предава само един сигнал.

Гравитационните вълни бяха открити едва през 2016 г. и първото откриване на тези вълни в пространство-времето беше причинено от сблъсъка на черни дупки. Изглежда напълно възможно гравитационните вълни да могат да бъдат открити в тъмния сектор, но само най-мощните космически събития в тъмния сектор могат да бъдат открити в нашия край на проводника.

Като цяло, почти сигурно никога няма да докажем съществуването на сладки същества от тъмна материя, но Рандал посочва важен момент. Когато разглеждаме източника на тъмната материя, трябва да погледнем отвъд нашите предразсъдъци; тъмният сектор може да бъде сложно семейство от частици и сили на тъмната материя, които са отвъд това, което можем да си представим.