Тъмната материя е най-мистериозната и инертна субстанция във Вселената. Гравитационните му ефекти обясняват въртенето на галактиките, движението на струпвания и най-мащабните структури в цялата Вселена. Но в по-малък мащаб е твърде малък, за да повлияе на движението на Слънчевата система, материята на Земята или произхода и еволюцията на човека. Като се казва, гравитацията, която осигурява тъмната материя, е абсолютно необходима за суровите съставки, които съставляват живот като нас и планета като Земята. Без тъмна материя изобщо не би могъл да има живот във Вселената.
Звездите произвеждат 100% от светлината, която виждаме във Вселената, но само 2% от нейната маса. Когато разгледаме движенията на галактики, клъстери и други, установяваме, че количеството на гравитационната маса надвишава звездната маса 50 пъти. Човек би си помислил, че други видове обикновена материя могат да обяснят тази разлика. В крайна сметка открихме много други видове материя във Вселената, освен звезди:
- останките на звезда като бели джуджета, неутронни звезди и черни дупки;
- астероиди, планети и други предмети, чиято маса е твърде малка, за да бъдат звезди;
- неутрален газ в галактиките и пространството между тях;
- прах, блокиращ светлината и мъгливите региони;
- йонизирана плазма, която е в изобилие в междугалактичната среда.
Всички тези форми на обикновена материя - или материя, които първоначално се състоят от същите неща, които сме ние: протони, неутрони и електрони - допринасят. По-специално газът и плазмата допринасят повече от сбора на всички звезди във Вселената. Но дори ако добавим всички тези компоненти заедно, получаваме само 15-17% от общото количество материя, което е необходимо за обяснение на гравитацията. За останалото движение, което виждаме, се нуждаем от форма на материя, която не само се различава от протоните, неутроните и електроните, но и не съответства на никоя известна частица от Стандартния модел. Нуждаем се от някаква тъмна материя.
Промоционално видео:
Малка група учени са против добавяне на някакъв невидим източник на маса, но за промяна на законите на гравитацията. Подобен модел има затруднения, включително невъзможност за възпроизвеждане на пълния набор от наблюдения, включително движението на отделни галактики в клъстери, космическият микровълнов фон, сблъсъците на галактически клъстери и гигантската космическа мрежа от наблюдаваната мащабна структура на Вселената. Има и друго важно доказателство, което сочи съществуването на тъмна материя. Ще се изненадате, но това е нашето съществуване.
Ще ви изненада, че не се нуждаем само от тъмна материя, за да обясним астрофизичните явления като галактическо въртене, движението на клъстери и техните сблъсъци, но и да обясним самия произход на живота.
За да разберете защо, трябва да запомните, че Вселената е започнала с горещо и плътно състояние - Големия взрив - когато всичко е било под формата на практически еднородно море от отделни, свободни, високоенергийни частици. Докато Вселената се охлаждаше и разширяваше, се образуваха протони, неутрони и най-леките ядра (водород, хелий, дейтерий и малко литий), но нищо друго. Само преди десетки или стотици милиони години тази материя се срути в региони, достатъчно плътни, за да образуват звезди и накрая галактики.
Всичко това би се случило, макар и по малко по-различен начин, със или без тъмна материя. Но за да се размножават в изобилие елементите, необходими за живота - въглерод, кислород, азот, фосфор, сяра - те трябва да бъдат разтопени в сърцевините на най-масивните звезди във Вселената. Не ни прави нито горещи, нито студени; за да могат те да образуват твърди планети, органични молекули и живот, те първо трябва да хвърлят тези тежки атоми в междузвездната среда, където отново ще станат звезди, от следващите поколения. Това изисква експлозия на свръхнова.
Гледахме тези експлозии много подробно и знаем по-специално колко бързо този материал се изхвърля от звездите в техните смъртни смеси: с хиляди километри в секунда. (Останките от изхвърлен свръхновата Cas A материал със скорост 5000 и дори 14 500 км / сек!). Въпреки че този брой може да изглежда малък, особено като се има предвид скоростта на светлината, имайте предвид, че нашата собствена звезда орбитира в Млечния път със скорост само 220 км / с. Ако Слънцето се завърти поне три пъти по-бързо, вече щяхме да сме извън гравитационното дърпане на нашата галактика - щяхме да бъдем изхвърлени.
Останките от Супернова изхвърлят по-тежка материя, но благодарение на мощното гравитационно дърпане на дифузен, продълговат ореол от тъмна материя, ние ще държим по-голямата част от тази маса в нашата собствена галактика. С течение на времето материята ще се върне в нормални региони, богати на нормална материя, ще образува неутрални молекулни облаци и ще формира основата за следващите поколения звезди, планети и най-интересното - органични молекулярни комбинации.
Но без допълнителното привличане на масивния ореол на тъмна материя, обграждащ галактиката, огромното мнозинство материал, изхвърлен от свръхнова, ще напусне галактиката завинаги. Той винаги ще плава в междугалактическата среда, но никога няма да стане част от бъдещите поколения звездни системи. Във Вселената без тъмна материя щяхме да имаме звезди и галактики, но планетите щяха да бъдат само газови гиганти, нямаше да има твърди светове, нито течна вода, нито живот. Без изобилието от тежки елементи, доставяни от поколения масивни звезди, животът, базиран на молекули, никога не би съществувал.
Оказва се, че масивният ореол от тъмна материя, който заобикаля нашата галактика, позволил появата на живот на основата на въглерод, избрал Земята за свой дом - или нещо друго - заслужава да благодарим за всичко това. Докато се задълбочаваме все по-дълбоко в принципите на Вселената, разбираме, че тъмната материя е абсолютно необходима за появата на живота. Без него нямаше да има химия, сложни елементи, биология, твърди планети, живот - и ние.
ИЛЯ КХЕЛ