Vai ir iespējama dzīvība, kuras pamatā ir tumšā matērija?

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Lielākā daļa mūsu Visuma masas ir neredzama. Un jau labu laiku fiziķi ir mēģinājuši saprast, kas ir šī netveramā masa. Ja tas ir izgatavots no daļiņām, ir cerība, ka lielais hadronu paātrinātājs var radīt tumšās vielas daļiņu, vai arī kosmiskais teleskops redzēs daiļrunīgu tumšās vielas sadursmju gamma staru parakstu. Pagaidām nekā nav. Un šī problēma teorētiskajiem fiziķiem liek apdomāt jaunas idejas.

2017. gadā slavenā teorētiskā fiziķe Lisa Rendela pētīja vienu no neticamākajām tumšās matērijas iespējām. Hipotētiski, protams. Tā vietā, lai tumšo vielu uzskatītu par īpašu daļiņu veidu, viņa pieņēma, ka tumšo vielu var veidot vesela daļiņu saime, kas veido tumšās zvaigznes, tumšās galaktikas, tumšās planētas un, iespējams, tumšo dzīvi. Tumšā Visuma ķīmija varētu būt tikpat bagāta un daudzveidīga kā mūsu pašu "parastā ķīmija". Bet ne viss ir tik vienkārši.

Tumšās matērijas problēma

Mūsu Visums ir pārsteidzoša, kaut arī nesaprotama vieta.

Pēdējo desmitgažu laikā mēs esam sapratuši, ka 84,5% no Visuma matērijas nav redzami. Ņemot vērā tās diezgan neveiklo iesauku "tumšā matērija", šī viela atrodas tādā stāvoklī, kurā tā nesadarbojas ar "parasto" matēriju. Tāpat kā tumšā enerģija, šīs lietas ir “tumšas”, jo mēs tās nesaprotam.

Ja tagad uz mana rakstāmgalda atrodas tumšās matērijas gabals, es par to nekad neuzzināšu. Tumšās matērijas gabals kopumā kā tāds nevar gulēt uz mana galda. Tas izkritīs cauri galdam, un grīda un zemes garoza metīsies gravitācijas akā mūsu planētas kodolā. Vai arī tas nesaprotamā veidā pazudīs kosmosā. Tumšā matērija tik vāji mijiedarbojas ar jebko, ka šis gabals vienkārši izkritīs cauri parastajai matērijai, it kā tās nemaz nebūtu.

Nelielā mērogā tumšās matērijas gravitācijas izpausme ir niecīga, taču kosmoloģiskajos attālumos tumšās matērijas klātbūtne noteikti ir jūtama – to var novērot netieši pēc gravitācijas ietekmes uz galaktiku kopām un ietekmi uz galaktiku rotāciju. Mēs zinām, ka tā pastāv, mēs to vienkārši neredzam.

Un mēs nezinām, kas tas ir, mēs varam tikai minēt

Parastā viela – arī barioniskā viela – mijiedarbojas ar elektromagnētisko, gravitācijas, spēcīgu un vāju spēku palīdzību. Šie spēki pārnes enerģiju un piešķir struktūru visai matērijai. No otras puses, tumšā matērija parasti tiek uzskatīta par amorfu "matērijas" mākoni, kas nevar mijiedarboties ar vājiem vai spēcīgiem elektromagnētiskiem spēkiem. Tāpēc tiek pieņemts, ka tumšā viela ir "nebarioniska". Nebarioniska viela var atklāt savu klātbūtni tikai gravitācijas ceļā.

Vadošais kandidāts tumšās matērijas meklējumos ir WIMP, vāji mijiedarbojoša masīva daļiņa. Kā liecina WIMP nosaukums, šī hipotētiskā daļiņa nesadarbojas ar parasto vielu – tātad tā nav barioniska.

Izveidotie kosmoloģiskie modeļi paredz, ka tumšā matērija - piemēram, WIMP vai "aksionu" formā - piešķir mūsu Visumam struktūru, un to parasti sauc par "līmi", kas notur mūsu Visumu kopumā.

Vērojot galaktiku rotāciju, astronome Vera Rubina pamanīja, ka lielākā daļa galaktiku matērijas nav novērojama. Redzama tikai neliela daļa – zvaigznes, gāze un putekļi; pārējais slēpjas milzīgā, bet neredzamā tumšās matērijas oreolā. Tas ir tā, it kā mūsu redzamā parastās matērijas galaktika būtu tikai pārsegs uz milzīga tumšās matērijas rata, kas sniedzas daudz tālāk par to, ko mēs varam redzēt.

Nesen publicētā rakstā (2013) Rendela un viņas kolēģi iepazīstināja ar sarežģītāku tumšās matērijas formu. Pēc viņu domām, mūsu galaktikas tumšās matērijas oreols nesastāv tikai no viena veida nebarioniskas vielas amorfās masas.

"Šķiet ļoti dīvaini pieņemt, ka visa tumšā viela sastāv tikai no viena veida daļiņām," raksta Rendāls. "Neobjektīvam zinātniekam nevajadzētu pieļaut, ka tumšā matērija ir tik daudzveidīga kā mūsu parastajai vielai."

Bagāts "ēnu visums"?

Tāpat kā mūsu redzamo Visumu pārvalda fizikas standarta modelis – labi pierādīta daļiņu saime (tostarp bēdīgi slavenais Higsa bozons) un spēki, vai tumšā galaktikas oreolā varētu darboties bagātīgs un daudzveidīgs tumšās vielas daļiņu un spēku modelis?

Šis pētījums seko loģikai, pieņemot, ka Visuma tumšajā sektorā – sauksim to par “ēnu Visumu” – ir daudz dažādu nezināmu fiziku, kas pastāv paralēli mūsu savējam un kam ir visas sarežģītās iespējas, ko var piedāvāt mūsu redzamais Visums.

Astrofiziķi iepriekš ir izteikuši pieņēmumu, ka "tumšās zvaigznes" - zvaigznes, kas izgatavotas no tumšās matērijas - var pastāvēt mūsu senajā Visumā līdz pat mūsdienām. Ja tā, Rendāls apgalvo, ka varētu veidoties "tumšās planētas". Un, ja ir tumšās vielas daļiņu saime, ko kontrolē tumšajā sektorā izvietotie spēki, vai tas varētu novest pie sarežģītas ķīmijas rašanās? Un uz dzīvi?

Tomēr, ja mūsu Visumam paralēli ir “tumšā” vai “ēnu” dzīvība, varat aizmirst, ka mēs to varam atklāt.

Ēnu dzīve paliks ēnā

Šķiet vilinoši izmantot šo hipotēzi, lai izskaidrotu visus ikdienas noslēpumus vai pat paranormālus apgalvojumus, kurus zinātne nevar apstrīdēt vai atbalstīt. Ko darīt, ja "spoki" vai neizskaidrojamas "gaismas debesīs" ir tumšo radījumu dēkas, kas dzīvo visa aizmugurē?

Lai gan šī loģika būtu piemērota TV šovam vai filmai, šīs tumšās radības dzīvotu ēnainā Visumā, kas ir pilnīgi nesavienojams ar parasto matēriju. Viņu daļiņām un spēkiem nebūtu nekādas ietekmes uz mūsu Visumu. Jūs varētu lasīt šīs rindas, sēžot uz koka celma tumšā mežā, un jūs par to nekad neuzzinātu.

Bet, tā kā mēs pastāvam līdzās ar šo ēnu Visumu vienā laiktelpā – bez nevajadzīgām dimensijām vai multiversuma – var pārraidīt tikai vienu signālu.

Gravitācijas viļņi tika atklāti tikai 2016. gadā, un pirmo reizi šo viļņošanos laiktelpā izraisīja melno caurumu sadursme. Šķiet pilnīgi iespējams, ka gravitācijas viļņus var noteikt tumšajā sektorā, bet mūsu stieples galā var noteikt tikai visspēcīgākos kosmiskos notikumus tumšajā sektorā.

Kopumā mēs gandrīz noteikti nekad nepierādīsim jauko tumšās vielas radījumu esamību, taču Rendāls norāda uz svarīgu aspektu. Apskatot tumšās matērijas avotu, mums jāskatās tālāk par saviem aizspriedumiem; tumšais sektors var būt sarežģīta tumšās vielas daļiņu un spēku saime, kas pārsniedz to, ko mēs varam iedomāties.