Materia întunecată este cea mai misterioasă și inertă substanță din univers. Efectele sale gravitaționale explică rotația galaxiilor, mișcarea clusterelor și structurile la scară mai mare din întregul univers. Dar la o scară mai mică, este prea mic pentru a afecta mișcarea sistemului solar, materia Pământului sau originea și evoluția omului. Acestea fiind spuse, gravitatea pe care o oferă materia întunecată este absolut esențială pentru ingredientele prime care formează viața ca noi și o planetă ca Pământul. Fără materie întunecată, nu ar putea exista deloc viață în Univers.
Stelele produc 100% din lumina pe care o vedem în univers, dar doar 2% din masa sa. Când ne uităm la mișcările galaxiilor, grupărilor și altele, descoperim că cantitatea de masă gravitațională depășește masa stelară de 50 de ori. S-ar crede că alte tipuri de materie obișnuită ar putea explica această diferență. La urma urmei, am descoperit multe alte tipuri de materie în univers în afară de stele:
- rămășițele unei stele ca piticele albe, stelele cu neutroni și găurile negre;
- asteroizi, planete și alte obiecte, a căror masă este prea mică pentru a fi stele;
- gaz neutru din galaxii și spațiul dintre ele;
- regiunile de blocare ușoară și ceață;
- plasmă ionizată, care este abundentă în mediul intergalactic.
Toate aceste forme de materie obișnuită - sau materie care au constat inițial din aceleași lucruri pe care noi sunt: protoni, neutroni și electroni - contribuie. Gazul și plasma, în special, contribuie mai mult decât suma tuturor stelelor din univers. Dar chiar dacă adăugăm toate aceste componente împreună, obținem doar 15-17% din cantitatea totală de materie necesară pentru a explica gravitația. Pentru restul mișcării pe care o vedem, avem nevoie de o formă de materie care nu numai că diferă de protoni, neutroni și electroni, dar nu corespunde nici unei particule cunoscute din Modelul Standard. Avem nevoie de un fel de materie întunecată.
Video promotional:
Un grup mic de oameni de știință sunt împotriva să adauge un fel de sursă invizibilă de masă, dar pentru schimbarea legilor gravitației. Un astfel de model are dificultăți, inclusiv incapacitatea de a reproduce setul complet de observații, inclusiv mișcarea galaxiilor individuale în ciorchini, fundalul cu microunde cosmic, coliziunile clusterelor de galaxie și rețeaua cosmică gigantă a structurii observate pe scară largă a Universului. Există, de asemenea, o altă dovadă importantă care indică existența materiei întunecate. Vei fi surprins, dar aceasta este existența noastră.
Te va surprinde că nu numai că avem nevoie de materie întunecată pentru a explica fenomenele astrofizice precum rotația galactică, mișcarea clusterelor și coliziunile lor, ci și pentru a explica chiar originea vieții.
Pentru a înțelege de ce, trebuie să vă amintiți că Universul a început cu o stare fierbinte și densă - Big Bang - când totul era sub forma unei mări practic omogene de particule separate, libere, cu energie mare. Pe măsură ce Universul s-a răcit și s-a extins, s-au format protoni, neutroni și cei mai ușori nuclei (hidrogen, heliu, deuteriu și puțin litiu), dar nimic altceva. Abia zeci sau sute de milioane de ani în urmă această materie s-a prăbușit în regiuni suficient de dense pentru a forma stele și, în sfârșit, galaxii.
Toate acestea s-ar fi întâmplat, deși într-un mod ușor diferit, cu sau fără materie întunecată. Dar pentru ca elementele necesare vieții să prolifereze în abundență - carbon, oxigen, azot, fosfor, sulf - ele trebuie topite în miezurile celor mai masive stele din univers. Nu ne face nici cald, nici rece; Pentru ca aceștia să formeze planete solide, molecule organice și viață, trebuie mai întâi să arunce acești atomi grei în mediul interstelar, unde vor deveni din nou stele, deja de generațiile următoare. Aceasta necesită o explozie de supernova.
Am urmărit cu mare amănuntul aceste explozii și știm, în special, cât de repede este expulzat acest material din stele în gâtul morții lor: la mii de kilometri pe secundă. (Resturile supernovei Cas Un material evacuat la viteze de 5000 și chiar 14.500 km / s!). Deși acest număr poate părea mic, mai ales având în vedere viteza luminii, nu uitați că propria noastră stea orbitează pe Calea Lactee cu o viteză de doar 220 km / s. Dacă Soarele s-ar roti de cel puțin trei ori mai repede, am fi deja în afara atracției gravitaționale a galaxiei noastre - am fi alungați.
Resturile de Supernova expulzează materia mai grea, dar datorită puternicei atracții gravitaționale a unui halo difuz, alungit de materie întunecată, vom ține cea mai mare parte a acestei mase în propria noastră galaxie. În timp, materia se va întoarce în regiunile normale bogate în materie normală, va forma nori moleculari neutri și va constitui baza generațiilor ulterioare de stele, planete și, cel mai interesant, combinații moleculare organice.
Însă fără atracția suplimentară a halo-ului masiv de materie întunecată care înconjoară galaxia, marea majoritate a materialului evacuat dintr-o supernovă ar părăsi galaxia pentru totdeauna. Va pluti întotdeauna în mediul intergalattic, dar nu va deveni niciodată parte a generațiilor viitoare de sisteme stelare. În Univers, fără materie întunecată, am avea stele și galaxii, dar planetele ar fi doar uriași de gaze, nu ar exista lumi solide, nici apă lichidă și nici viață. Fără abundența de elemente grele furnizate de generații de stele masive, viața bazată pe molecule nu ar exista niciodată.
Se dovedește că halo masiv de materie întunecată care înconjoară galaxia noastră, care a permis apariția vieții bazate pe carbon, care a ales Pământul drept casa sa - sau altceva - merită mulțumit pentru toate acestea. Pe măsură ce aprofundăm din ce în ce mai profund principiile universului, înțelegem că materia întunecată este absolut necesară pentru apariția vieții. Fără ea, nu ar exista chimie, elemente complexe, biologie, planete solide, viață - și noi.
ILYA KHEL
