Je življenje, ki temelji na temni snovi, možno?

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Velika večina mase v našem vesolju je nevidna. In že kar nekaj časa se fiziki trudijo razumeti, kaj je ta izmuzljiva masa. Če je sestavljen iz delcev, je upanje, da lahko Veliki hadronski trkalnik proizvede delec temne snovi, ali pa bo vesoljski teleskop videl zgovoren podpis gama žarkov trkov temne snovi. Zaenkrat ni nič. In ta problem prisili teoretične fizike v razmišljanje o novih idejah.

Leta 2017 je priznana teoretična fizika Lisa Randall preučila eno najbolj neverjetnih možnosti temne snovi. Hipotetično, seveda. Namesto da bi temno snov obravnavala kot posebno vrsto delcev, je domnevala, da bi temno snov lahko sestavljala cela družina delcev, ki sestavljajo temne zvezde, temne galaksije, temne planete in morda temno življenje. Kemija temnega vesolja bi lahko bila tako bogata in raznolika kot naša lastna »navadna kemija«. Ni pa vse tako preprosto.

Problem temne snovi

Naše vesolje je neverjetno, čeprav nerazumljivo mesto.

V zadnjih nekaj desetletjih smo spoznali, da 84,5 % snovi v vesolju ni mogoče videti. Glede na precej neroden vzdevek "temna snov" je ta snov v stanju, v katerem ne sodeluje z "normalno" snovjo. Tako kot temna energija so te stvari »temne«, ker jih ne razumemo.

Če je zdaj na moji mizi kos temne snovi, tega ne bom nikoli izvedel. Kos temne snovi na splošno kot tak ne more ležati na moji mizi. Padel bo skozi mizo, tla in zemeljska skorja pa bodo hiteli v gravitacijski vodnjak v jedru našega planeta. Ali pa bo izginila v vesolje na nerazumljiv način. Temna snov je tako šibka v interakciji z vsem, da bo ta kos preprosto padel skozi običajno snov, kot da ne obstaja.

V majhnem obsegu je gravitacijska manifestacija temne snovi zanemarljiva, na kozmoloških razdaljah pa se prisotnost temne snovi vsekakor čuti – posredno jo lahko opazimo po njenem gravitacijskem učinku na kopice galaksij in po učinku na vrtenje galaksij. Vemo, da obstaja, preprosto je ne vidimo.

In ne vemo, kaj je, lahko samo ugibamo

Običajna snov - tudi barionska snov - deluje preko elektromagnetnih, gravitacijskih, močnih in šibkih sil. Te sile prenašajo energijo in dajejo strukturo vsej snovi. Po drugi strani pa se temna snov običajno obravnava kot amorfni oblak "materije", ki ne more delovati preko elektromagnetnih sil, šibkih ali močnih. Zato se domneva, da je temna snov "nebarionska". Nebarionska snov lahko razkrije svojo prisotnost le gravitacijsko.

Vodilni kandidat pri iskanju temne snovi je WIMP, šibko interakcijski masivni delec. Kot pove že ime WIMP, ta hipotetični delec ne sodeluje z normalno snovjo – torej ni barionski.

Uveljavljeni kozmološki modeli predvidevajo, da temna snov – na primer v obliki WIMP-ov ali »aksionov« – podari našemu vesolju strukturo in se običajno poenostavljeno imenuje »lepilo«, ki drži naše vesolje kot celoto.

Ob opazovanju vrtenja galaksij je astronomka Vera Rubin opazila, da večine snovi v galaksijah ni mogoče opazovati. Vidnih je le majhen odstotek - zvezde, plin in prah; ostalo se skriva v ogromnem, a nevidnem haloju temne snovi. Kot da je naša vidna galaksija navadne snovi le pokrov na ogromnem kolesu temne snovi, ki sega daleč preko tega, kar lahko vidimo.

V nedavno objavljenem članku (2013) sta Randall in njeni sodelavci predstavili bolj zapleteno obliko temne snovi. Po njihovem mnenju halo temne snovi naše galaksije ni sestavljen samo iz ene vrste amorfne mase nebarionske snovi.

"Zdi se zelo čudno domnevati, da je vsa temna snov sestavljena samo iz ene vrste delcev," piše Randall. "Nepristranski znanstvenik ne bi smel dovoliti, da je temna snov tako raznolika kot naša normalna snov."

Bogato "senčno vesolje"?

Tako kot naše vidno vesolje ureja standardni fizikalni model – dobro dokazana družina delcev (vključno z zloglasnim Higgsovim bozonom) in sil, bi lahko bogat in raznolik model delcev in sil temne snovi deloval v temnem galaktičnem haloju?

Ta raziskava sledi logiki predpostavke bogate vrste neznane fizike v temnem sektorju vesolja – poimenujmo ga »senčno vesolje« – ki obstaja vzporedno z našim in ima vso kompleksnost, ki jo ponuja naše vidno vesolje.

Astrofiziki so že prej namigovali, da lahko "temne zvezde" - zvezde iz temne snovi - obstajajo v našem starodavnem vesolju do danes. Če je tako, trdi Randall, bi se morda lahko oblikovali "temni planeti". In če obstaja družina delcev temne snovi, ki jo nadzorujejo sile, razporejene v temnem sektorju, bi to lahko vodilo do nastanka kompleksne kemije? In v življenje?

Vendar, če obstaja "temno" ali "senčno" življenje vzporedno z našim vesoljem, lahko pozabite, da ga lahko zaznamo.

Življenje v senci bo ostalo v senci

Zdi se mamljivo uporabiti to hipotezo za razlago vseh vsakdanjih skrivnosti ali celo paranormalnih trditev, ki jih znanost ne more oporekati ali podpreti. Kaj pa, če so "duhovi" ali nerazložljive "luči na nebu" norčije temnih bitij, ki živijo v ozadju vsega?

Čeprav bi bila ta logika v redu za televizijsko oddajo ali film, bi ta temna bitja živela v senčnem vesolju, ki je popolnoma nezdružljivo z običajno materijo. Njihovi delci in sile ne bi imeli nobenega učinka v našem vesolju. Te vrstice bi lahko prebrali sedeči na drevesnem štoru v temnem gozdu in nikoli ne bi vedeli za to.

Ker pa sobivamo s tem senčnim vesoljem v istem prostoru-času – brez nepotrebnih dimenzij ali multiverzuma – se lahko odda samo en signal.

Gravitacijske valove so odkrili šele leta 2016, prvo odkritje teh valov v prostor-času pa je povzročil trk črnih lukenj. Zdi se povsem možno, da je gravitacijske valove mogoče zaznati v temnem sektorju, vendar je na našem koncu žice mogoče zaznati le najmočnejše kozmične dogodke v temnem sektorju.

Skratka, skoraj zagotovo ne bomo nikoli dokazali obstoja srčkanih bitij iz temne snovi, a Randall poudarja pomembno točko. Ko razmišljamo o izvoru temne snovi, moramo pogledati onstran naših predsodkov; temni sektor je lahko kompleksna družina delcev in sil temne snovi, ki presegajo tisto, kar si lahko predstavljamo.