Donkere materie is de meest mysterieuze en inerte substantie in het universum. De zwaartekrachtseffecten verklaren de rotatie van sterrenstelsels, de beweging van clusters en de grootste structuren in het hele universum. Maar op kleinere schaal is het te klein om de beweging van het zonnestelsel, de materie van de aarde of de oorsprong en evolutie van de mens te beïnvloeden. Dat gezegd hebbende, de zwaartekracht die donkere materie biedt, is absoluut essentieel voor de ruwe ingrediënten waaruit het leven zoals wij en een planeet als de aarde bestaat. Zonder donkere materie zou er helemaal geen leven in het universum kunnen zijn.
Sterren produceren 100% van het licht dat we in het universum zien, maar slechts 2% van zijn massa. Als we kijken naar de bewegingen van sterrenstelsels, clusters en meer, zien we dat de hoeveelheid zwaartekrachtmassa 50 keer groter is dan de stellaire massa. Je zou denken dat andere soorten gewone materie dit verschil zouden kunnen verklaren. We hebben tenslotte naast sterren nog veel andere soorten materie in het universum ontdekt:
- de overblijfselen van een ster zoals witte dwergen, neutronensterren en zwarte gaten;
- asteroïden, planeten en andere objecten waarvan de massa te klein is om sterren te zijn;
- neutraal gas in sterrenstelsels en de ruimte ertussen;
- stof blokkeert lichte en mistige gebieden;
- geïoniseerd plasma, dat overvloedig aanwezig is in het intergalactische medium.
Al deze vormen van gewone materie - of materie die oorspronkelijk bestond uit dezelfde dingen die wij zijn: protonen, neutronen en elektronen - dragen bij. Met name gas en plasma dragen meer bij dan de som van alle sterren in het heelal. Maar zelfs als we al deze componenten bij elkaar optellen, krijgen we slechts 15-17% van de totale hoeveelheid materie die nodig is om de zwaartekracht te verklaren. Voor de rest van de beweging die we zien, hebben we een vorm van materie nodig die niet alleen verschilt van protonen, neutronen en elektronen, maar ook niet overeenkomt met een bekend deeltje van het standaardmodel. We hebben een soort donkere materie nodig.
Promotie video:
Een kleine groep wetenschappers is tegen het toevoegen van een of andere onzichtbare bron van massa, maar tegen het veranderen van de wetten van de zwaartekracht. Zo'n model heeft moeilijkheden, waaronder het onvermogen om de volledige reeks waarnemingen te reproduceren, inclusief de beweging van individuele sterrenstelsels in clusters, de kosmische microgolfachtergrond, botsingen van clusters van sterrenstelsels en het gigantische kosmische netwerk van de waargenomen grootschalige structuur van het heelal. Er is ook nog een ander belangrijk bewijsstuk dat wijst op het bestaan van donkere materie. U zult verrast zijn, maar dit is ons bestaan.
Het zal je verbazen dat we niet alleen donkere materie nodig hebben om astrofysische verschijnselen zoals galactische rotatie, de beweging van clusters en hun botsingen te verklaren, maar ook om de oorsprong van het leven te verklaren.
Om te begrijpen waarom, moet je onthouden dat het universum begon met een hete en dichte staat - de oerknal - toen alles de vorm had van een praktisch homogene zee van afzonderlijke, vrije, hoogenergetische deeltjes. Terwijl het heelal afkoelde en expandeerde, werden protonen, neutronen en de lichtste kernen (waterstof, helium, deuterium en een beetje lithium) gevormd, maar verder niets. Het was pas tientallen of honderden miljoenen jaren geleden dat deze materie instortte in gebieden die dicht genoeg waren om sterren te vormen en ten slotte melkwegstelsels.
Dit alles zou zijn gebeurd, zij het op een iets andere manier, met of zonder donkere materie. Maar om de elementen die nodig zijn om het leven in overvloed te laten groeien - koolstof, zuurstof, stikstof, fosfor, zwavel - moeten ze worden gesmolten in de kernen van de zwaarste sterren in het universum. Het maakt ons noch warm noch koud; Om vaste planeten, organische moleculen en leven te kunnen vormen, moeten ze eerst deze zware atomen in het interstellaire medium werpen, waar ze al in de volgende generaties weer sterren zullen worden. Dit vereist een supernova-explosie.
We hebben deze explosies tot in detail bekeken en weten vooral hoe snel dit materiaal door de sterren in hun doodsstrijd wordt uitgeworpen: met duizenden kilometers per seconde. (De overblijfselen van de supernova Cas A werpen materiaal uit met snelheden van 5000 en zelfs 14.500 km / s!). Hoewel dit aantal misschien klein lijkt, vooral gezien de lichtsnelheid, moet u er rekening mee houden dat onze eigen ster met een snelheid van slechts 220 km / s in de Melkweg draait. Als de zon minstens drie keer sneller zou draaien, zouden we al buiten de zwaartekracht van onze melkweg zijn - we zouden eruit worden gegooid.
Supernovaresten stoten zwaardere materie uit, maar dankzij de krachtige aantrekkingskracht van een diffuse, langwerpige halo van donkere materie, zullen we het grootste deel van deze massa in ons eigen melkwegstelsel vasthouden. Na verloop van tijd zal de materie terugkeren naar normale gebieden die rijk zijn aan normale materie, neutrale moleculaire wolken vormen en de basis vormen van volgende generaties sterren, planeten en, interessanter nog, organische moleculaire combinaties.
Maar zonder de extra aantrekkingskracht van de massieve halo van donkere materie die de melkweg omringt, zou de overgrote meerderheid van het materiaal dat uit een supernova wordt uitgestoten de melkweg voor altijd verlaten. Het zal altijd zweven in de intergalactische omgeving, maar het zal nooit deel gaan uitmaken van toekomstige generaties sterrenstelsels. In het heelal zonder donkere materie zouden we sterren en melkwegstelsels hebben, maar de planeten zouden alleen gasreuzen zijn, er zouden geen vaste werelden zijn, geen vloeibaar water en ook geen leven. Zonder de overvloed aan zware elementen die door generaties zware sterren worden geleverd, zou op moleculair niveau leven nooit bestaan.
Het blijkt dat de enorme halo van donkere materie die ons melkwegstelsel omringt, waardoor leven op basis van koolstof mogelijk is geworden en dat de aarde als zijn thuis heeft gekozen - of iets anders - de moeite waard is om voor dit alles te bedanken. Als we dieper en dieper in de principes van het universum duiken, begrijpen we dat donkere materie absoluut noodzakelijk is voor het verschijnen van leven. Zonder dat zou er geen chemie, complexe elementen, biologie, vaste planeten, leven - en wijzelf zijn.
ILYA KHEL
