Tumšā matērija ir visnoslēpumainākā un inertākā viela Visumā. Tās gravitācijas efekti izskaidro galaktiku rotāciju, kopu kustību un lielākās struktūras visā Visumā. Bet mazākā mērogā tas ir pārāk mazs, lai ietekmētu Saules sistēmas kustību, Zemes jautājumu vai cilvēka izcelsmi un attīstību. Neraugoties uz to, tumšās matērijas nodrošinātais smagums ir absolūti nepieciešams izejvielām, kas veido dzīvi kā mēs un tādu planētu kā Zeme. Bez tumšās matērijas Visumā vispār nevarētu dzīvot.
Zvaigznes rada 100% gaismas, ko mēs redzam Visumā, bet tikai 2% no tās masas. Apskatot galaktiku, kopu un cita veida kustības, mēs redzam, ka gravitācijas masas daudzums pārsniedz zvaigžņu masu 50 reizes. Varētu domāt, ka šo atšķirību varētu izskaidrot citi parasto lietu veidi. Galu galā, bez zvaigznēm, mēs Visumā esam atklājuši daudzus citus matērijas veidus:
- tādas zvaigznes paliekas kā baltie punduri, neitronu zvaigznes un melnie caurumi;
- asteroīdi, planētas un citi objekti, kuru masa ir pārāk maza, lai būtu zvaigznes;
- neitrāla gāze galaktikās un telpa starp tām;
- putekļus bloķējoši gaiši un miglaini reģioni;
- jonizēta plazma, kas ir bagātīga starpgalaktiskajā vidē.
To veicina visas šīs parastās matērijas formas - vai matērija, kas sākotnēji sastāvēja no tām pašām lietām, kādas mēs esam: protoni, neitroni un elektroni. Īpaši gāze un plazma dod vairāk nekā visu Visuma zvaigžņu summa. Bet, pat ja mēs pievienojam visus šos komponentus kopā, mēs iegūstam tikai 15-17% no kopējā matērijas daudzuma, kas vajadzīgs gravitācijas skaidrošanai. Pārējā kustībā, ko mēs redzam, mums ir nepieciešama matērijas forma, kas ne tikai atšķiras no protoniem, neitroniem un elektroniem, bet arī neatbilst nevienai zināmai standarta modeļa daļiņai. Mums vajag kaut kādu tumšo vielu.
Reklāmas video:
Neliela zinātnieku grupa iebilst pret kaut kāda neredzama masas avota pievienošanu, bet gan par gravitācijas likumu mainīšanu. Šādam modelim ir grūtības, ieskaitot nespēju reproducēt visu novērojumu kopumu, ieskaitot atsevišķu galaktiku kustību kopās, kosmisko mikroviļņu fonu, galaktiku kopu sadursmes un novērotā Visuma plaša mēroga struktūras gigantisku kosmisko tīklu. Ir arī vēl viens svarīgs pierādījums, kas norāda uz tumšās matērijas esamību. Jūs būsiet pārsteigts, bet tāda ir mūsu esamība.
Tas pārsteigs, ka mums ne tikai ir nepieciešama tumšā matērija, lai izskaidrotu astrofizikālas parādības, piemēram, galaktisko rotāciju, kopu kustību un to sadursmes, bet arī lai izskaidrotu pašu dzīves izcelsmi.
Lai saprastu, kāpēc, jums jāatceras, ka Visums sākās ar karstu un blīvu stāvokli - Lielo sprādzienu -, kad viss bija praktiski viendabīgas atsevišķu, brīvu, augstas enerģijas daļiņu jūras formā. Universātam atdziestot un paplašinoties, veidojās protoni, neitroni un vieglākie kodoli (ūdeņradis, hēlijs, deitērijs un nedaudz litija), bet nekas cits. Tikai pirms desmitiem vai simtiem miljonu gadu šis jautājums sabruka pietiekami blīvos reģionos, lai veidotu zvaigznes un, visbeidzot, galaktikas.
Tas viss būtu noticis, kaut arī nedaudz savādāk, ar tumšo vielu vai bez tās. Bet, lai dzīvībai nepieciešamie elementi varētu izplatīties pārpilnībā - ogleklis, skābeklis, slāpeklis, fosfors, sērs -, tiem jābūt iesmērētiem Visuma masīvāko zvaigžņu kodolos. Tas mūs nedara ne karstu, ne aukstu; lai tie veidotu cietas planētas, organiskas molekulas un dzīvību, viņiem jau nākamajām paaudzēm vispirms šie smagie atomi ir jāizmet starpzvaigžņu vidē, kur tie atkal kļūs par zvaigznēm. Tam nepieciešams supernovas sprādziens.
Mēs ļoti detalizēti vērojām šos sprādzienus un jo īpaši zinām, cik ātri šis materiāls tiek izmests no zvaigznēm viņu nāves metienos: ar ātrumu tūkstošiem kilometru sekundē. (Supernovas Cas A atliekas izgrūda materiālu ar ātrumu 5000 un pat 14 500 km / s!). Lai gan šis skaitlis var šķist mazs, it īpaši ņemot vērā gaismas ātrumu, atcerieties, ka mūsu pašu zvaigzne riņķo Piena ceļā ar ātrumu tikai 220 km / s. Ja Saule rotētu vismaz trīs reizes ātrāk, mēs jau atrastos ārpus mūsu galaktikas gravitācijas spēka - mēs tiktu izmesti.
Supernovas paliekas izstumj smagāku vielu, taču, pateicoties difūzā, iegarenā tumšās vielas halo spēcīgajam gravitācijas vilkjumam, mēs lielāko šīs masas daļu noturēsim paši savā galaktikā. Laika gaitā viela atgriezīsies normālos reģionos, kas bagāti ar normālu matēriju, veidos neitrālus molekulārus mākoņus un veidos nākamo paaudžu zvaigžņu, planētu un, pats interesantākais, organisko molekulāro kombināciju pamatu.
Bet bez papildu pievilcības galaktiku ieskaujošajam masīvajam tumšās vielas halogenam, lielais vairums materiālu, kas izmestas no supernovas, atstātu galaktiku uz visiem laikiem. Tas vienmēr peldēs starpgalaktiskajā vidē, bet tas nekad nekļūs par nākamo zvaigžņu sistēmu paaudzēm. Visumā bez tumšās matērijas mums būtu zvaigznes un galaktikas, bet planētas būtu tikai gāzes giganti, nebūtu cietas pasaules, nebūtu arī šķidra ūdens un dzīvības. Bez smago elementu pārpilnības, ko piegādā masveida zvaigžņu paaudzes, molekulārā dzīve nekad neeksistētu.
Izrādās, ka milzīgais tumšās matērijas halo, kas ieskauj mūsu galaktiku, kas ļāva rasties dzīvībai, kuras pamatā ir ogleklis, kura par savām mājām izvēlējās Zemi vai kaut ko citu, ir par to visu jāpateicas. Padziļinoties Visuma principos, mēs saprotam, ka tumšā matērija ir absolūti nepieciešama dzīvības parādīšanai. Bez tā nebūtu ķīmijas, sarežģītu elementu, bioloģijas, cietas planētas, dzīvības - un mums.
ILYA KHEL