A világegyetem tömegének túlnyomó része láthatatlan. És a fizikusok jó ideje próbálták megérteni, mi ez a megfoghatatlan tömeg. Ha részecskékből áll, akkor remélhető, hogy a Nagy Hadron Összeütköző sötét anyag részecskéket képes előállítani, vagy az űrteleszkóp látni fogja a sötét anyag ütközésének ékesszínű gammasugár-jelét. Eddig nincs semmi. És ez a probléma arra készteti az elméleti fizikusokat, hogy elgondolkozzanak új ötleteken.
2017-ben a híres elméleti fizikus, Lisa Randall, bepillantott a sötét anyag egyik leghihetetlenebb lehetőségébe. Természetesen hipotetikus. Ahelyett, hogy a sötét anyagot egy bizonyos részecske-típusnak kezeli, azt feltételezte, hogy a sötét anyag egész részecskékből állhat, amelyek sötét csillagokat, sötét galaxisokat, sötét bolygót és esetleg sötét életet alkotnak. A sötét világegyetem kémiája annyira gazdag és változatos lehet, mint a saját "szabályos kémia".
De ez nem olyan egyszerű.
A sötét anyag problémája
Világegyetemünk csodálatos, bár érthetetlen hely.
Az elmúlt néhány évtizedben rájöttünk, hogy az univerzumban az anyag 84,5% -a nem látható. Mivel meglehetősen kínos "sötét anyag" beceneve van, ez az anyag olyan állapotban van, hogy nem lép kölcsönhatásba a "normál" anyaggal. Mint a sötét energia, ezek a dolgok "sötét", mert nem értjük őket.
Ha most van egy darab sötét anyag az asztalomon, soha nem tudok róla. Egy darab sötét anyag általában nem fekszik az asztalomon. Az asztalon keresztül esik, és a padló és a földkéreg jól belerohan a bolygónk középpontjában lévő gravitációba. Vagy érthetetlen módon eltűnik az űrben. A sötét anyag annyira gyengén kölcsönhatásba lép bármivel, hogy ez a darab egyszerűen átesik a rendes anyagon, mintha nem létezik.
Promóciós videó:
Kisméretűen a sötét anyag gravitációs megnyilvánulása elhanyagolható, ám kozmológiai távolságoknál a sötét anyag jelenléte határozottan érezhető - közvetett módon megfigyelhető galaxisfürtökre gyakorolt gravitációs hatása és a galaxisok forgására gyakorolt hatása révén. Tudjuk, hogy létezik, csak nem látjuk.
És nem tudjuk, mi az. Csak hiszem.
A rendes anyag - más néven a baryonic anyag - elektromágneses, gravitációs, erős és gyenge erőkkel kölcsönhatásba lép. Ezek az erők energiát szállítanak és minden anyag számára szerkezetet adnak. A sötét anyagot viszont általában "anyag" amorf felhőként tekintik, amely nem tud kölcsönhatásba lépni elektromágneses, gyenge vagy erős erőkkel. Ezért a sötét anyagot feltételezzük, hogy "nem-baryon". A nem-barión anyag csak gravitációs úton tudja feltárni jelenlétét.
A sötét anyag keresésének vezető jelöltje a WIMP, egy gyengén kölcsönhatásban lévő hatalmas részecske. Ahogy a WIMP neve is sugallja, ez a hipotetikus részecske nem lép kölcsönhatásba a normál anyaggal - tehát nem baryonic.
A kialakult kozmológiai modellek előrejelzik, hogy a sötét anyag - legyen az például WIMP vagy "axiódusok" formájában - felépíti az univerzumunkat, és általában egyszerűen "ragasztónak" nevezzük, amely az egész univerzumot megtartja.
A galaxisok forgását megfigyelve Vera Rubin csillagász azt tapasztalta, hogy a galaxisokban az anyag nagy része nem megfigyelhető. Csak kis százalék látható - csillagok, gáz és por; a többi egy sötét anyag hatalmas, de láthatatlan halójában rejlik. Olyan, mintha a rendes anyag látható galaxisában csak egy burkolat található egy hatalmas sötét anyagkeréken, amely messze meghaladja azt, amit láthatunk.
Egy nemrégiben megjelent cikkben (2013) Randall és kollégái a sötét anyag komplexebb formáját mutatták be. Szerintük galaxisunk sötét anyagának halogénje nem csak egyféle amorf tömegű nem-barión anyagból áll.
„Nagyon furcsanak tűnik azt feltételezni, hogy az összes sötét anyag csak egy típusú részecskéből áll” - írja Randall. "Egy elfogulatlan tudósnak nem szabad megengednie, hogy a sötét anyag olyan változatos legyen, mint normális anyagunk."
Gazdag "árnyék univerzum"?
Ugyanúgy, ahogyan látható világegyetemünket a fizika standard modellje szabályozza - egy jól bevizsgált részecskecsalád (beleértve a hírhedt Higgsz-bozont) és az erők, működhet-e egy sötét anyag részecskék és erők gazdag és változatos modellje egy sötét galaktikus haloban?
Ez a kutatás azt a logikát követi, hogy feltételezzük az ismeretlen fizika gazdag változatosságát az univerzum sötét szektorában - nevezzük „árnyék univerzumnak” -, amely párhuzamosan fut a sajátunkkal, és rendelkezik minden olyan bonyolultsággal, amelyet a látható világegyetem kínál.
Az asztrofizikusok korábban azt sugallták, hogy a "sötét csillagok" - sötét anyagból készült csillagok - mai napig létezhetnek az ősi univerzumban. Ha igen, állítja Randall, talán "sötét bolygók" alakulhatnak ki. És ha létezik egy olyan sötét anyag részecskék, amelyeket a sötét szektorba bevetve erők irányítanak, vezethet-e ez összetett kémiához? És az életre?
Ha azonban a „sötét” vagy az „árnyék” élet létezik párhuzamosan világegyetemünkkel, elfelejtheti, hogy felismerjük.
Az árnyékélet az árnyékban marad
Csábítónak tűnik ezt a hipotézist felhasználni mindennapi rejtélyek vagy akár paranormális állítások magyarázatára, amelyeket a tudomány nem vitathat vagy támogathat. Mi lenne, ha a „szellemek” vagy a megmagyarázhatatlan „fények az égen” mindazonok hátulján élő sötét lények ellenségei?
Noha ez a logika egy televíziós műsor vagy film esetében rendben lenne, ezek a sötét lények egy árnyékos univerzumban élnének, amely teljesen összeegyeztethetetlen a rendes anyaggal. A részecskéik és erõik nem lennének hatással a világegyetemünkre. Elolvashatja ezeket a sorokat egy sötét erdőben található fatönkön ülve, és soha nem tudhatna róla.
De mivel ugyanabban a tér-időben élünk ezzel az árnyék-univerzummal - extra méretek vagy multiversz nélkül -, csak egy jel továbbítható.
A gravitációs hullámokat csak 2016-ban fedezték fel, és ezeknek a hullámoknak az első észlelését az űridőben a fekete lyukak ütközése okozta. Valószínűnek tűnik, hogy a gravitációs hullámok kimutathatók a sötét szektorban, de csak a sötét szektorban a legerősebb kozmikus események észlelhetők a huzal végén.
Összességében szinte biztosan soha nem fogjuk bizonyítani aranyos sötét anyagú lények létezését, de Randall rámutat. Amikor mérlegeljük a sötét anyag forrását, az előítéleteinkön túl kell néznünk; a sötét szektor a sötét anyag részecskéinek és erőinek komplex családja lehet, amelyek túlmutatnak azon, amit el tudunk képzelni.
Ilya Khel