Het universum zit vol mysteries en verklaringen zijn soms gekker dan waarnemingen. En als het soms lijkt alsof beslissingen letterlijk uit de hoed worden genomen, zijn hypothesen en theorieën altijd gebaseerd op koude, harde wetenschap. Vooral astronomische waarnemingen zijn moeilijk - we kunnen de ster immers grofweg niet bereiken. Ons beeld van de kosmische wereld is op zijn best theoretisch. Hoe deze theorie in de praktijk helpt, is een andere zaak.
Er was eens, donkere materie was 'complianter'
Donkere materie blijft irritant mysterieus vanwege de weigering om in wisselwerking te treden met andere deeltjes en krachten. Een groep van achttien wetenschappers formuleerde een idee om de verlegen aard van de mysterieuze substantie te verklaren. Ze speculeerden dat donkere materie niet altijd een kosmische kluizenaar was. Toen het universum jonger was, in zijn hete plasmastaat, vermengde donkere materie zich gelukkig met gewone materie, dankzij de hete razernij eromheen. Maar toen het heelal afkoelde, kalmeerde donkere materie en verloor het zijn vermogen om elektromagnetische krachten te beïnvloeden.
Dit gedrag van donkere materie kan worden verklaard door het spel van quarks, elementaire deeltjes die aan elkaar binden en voor ons nuttige hadronen vormen, zoals neutronen en protonen. Bij lage temperaturen coaguleren quarks tot de eerder genoemde grote eenheden, maar bij hoge temperaturen kunnen ze zonder onderscheid interageren met andere deeltjes. Interessant is dat de gemeenten van gewone en donkere materie qua grootte zo gelijk zijn dat er in de vroege stadia enig evenwicht tussen hen kon worden bereikt.
Galactische wormgaten
Promotie video:
Wetenschappers zeggen dat wormgaten niet zo onmogelijk zijn - je hoeft alleen maar wat exotische materie te pakken. Helaas hebben we ingrediënten hard nodig, en het is onduidelijk of dergelijke materie kan bestaan en niet kan exploderen. Gelukkig is er een tweede manier om een handig wormgat te krijgen. Volgens wetenschappers in India, Italië en Noord-Amerika is er slechts een kolossale massa nodig … zoals bijvoorbeeld in de centra van sterrenstelsels zoals de Melkweg.
We leven in het Melkwegstelsel, dus kan worden aangenomen dat ons galactische centrum, dat slechts 25.000 lichtjaar verwijderd is, voldoet aan de voorwaarden die nodig zijn voor een wormgat. Dit gebied is dicht opeengepakt met materie, niet alleen van sterren, maar ook van gaswolken en het gigantische zwarte gat Boogschutter A *, evenals verborgen zwarte materie. Al deze massa is geconcentreerd in een relatief klein galactisch centrum, en misschien is het voldoende om ruimte-tijd naar zich toe te rollen en een kortere weg naar het verre deel van het universum te creëren.
Dit idee werd geboren op het kruispunt van de geheime kennis van de algemene relativiteitstheorie en de dichtheidskaart van galactische donkere materie. Het kan zijn dat talloze melkwegstelsels in het geheim dienen als wormgaten, die het universum verbinden met een onzichtbaar 'galactisch transportsysteem'.
Vulkanische asteroïden
Een vangst van meer dan 600 ruimterotsen, bekend als de Almahata-Sitta-meteorieten, scheidde zich af van asteroïde 2008 TC3 en viel in 2008 in de Nubische woestijn in Soedan. En hij opende voor ons een onverwacht beeld van het vroege zonnestelsel: slechts 6,5 miljoen jaar na de vorming van de eerste vaste lichamen van het zonnestelsel, kon de omgeving van de aarde gevuld zijn met vlammende vulkanische asteroïden.
Unieke exemplaren van Almahata-Sitta bevatten verschillende mineralen die nog nooit in één stuk zijn gevonden, waaronder siliciumrijke urelieten. Volgens astronomen worden ze geboren in het proces van bijna onmiddellijke kristallisatie tijdens een gewelddadige vulkanische gebeurtenis, wat de mogelijkheid uitsluit dat deze zeldzame gesteenten zijn gevormd als gevolg van de explosieve krachten die gepaard gaan met meteorietinslagen.
Astronomen speculeren dat er tenminste één vulkanisch actieve asteroïde in het jonge zonnestelsel was. Maar hoe werd de asteroïde vulkanisch? Miljarden jaren geleden, toen het zonnestelsel net melktanden losbarstte, was het een kokende soep van botsende vaste stoffen. Dit kosmische biljarteffect en de resterende energie die overblijft van de catastrofale crashes, veranderden asteroïde 2008 TC3 (en vele anderen) in een gesmolten hel.
Harige donkere materie
Ondanks het feit dat we donkere materie nooit rechtstreeks hebben waargenomen, hebben simulaties en waarnemingen enkele kenmerken ervan onthuld. De mysterieuze substantie is niet alleen elektromagnetisch apathisch, maar ook enigszins lui, en komt zelden uit zijn zwaartekrachtbed. Daarom lijkt het voorstel van Gary Preso van NASA JPL misschien vreemd: hij gelooft dat deeltjes van donkere materie zichzelf kunnen organiseren tot kosmische snaren.
Gigantische stromen geordende deeltjes donkere materie - als donkere materie echt uit deeltjes bestaat - kruipen door ons zonnestelsel als chocoladestrepen in yoghurt. Wanneer de vezels van donkere materie in botsing komen met een groot en stevig voorwerp (zoals de aarde), omhullen ze het als haar. Als er donkere materie zou kunnen worden gezien, zou de aarde eruitzien als een planetair stekelvarken.
En net zoals haar uit ons hoofd groeit, begint elke vezel van donkere materie met een dichte en dikke wortel en eindigt met een scherpe punt. Als deze hypothese wordt bevestigd, hebben we een grote kans om donkere materie te bestuderen. Vermoedelijk strekt dit haar een derde van de afstand tot de maan uit.
Hongerige zon
Door andere zonnestelsels te bestuderen, hebben astronomen veel planetaire lichamen ontdekt die veel dichter bij hun sterren dan Mercurius naar de zon draaien. In ons zonnestelsel zijn er geen significante objecten in de buurt van de zon. Wat?
Een recente studie door Rebecca Martin en Mario Livio van UNLV suggereert dat planetaire lichamen zich lang geleden in dit nu lege gebied van de ruimte bevonden. Ze vormden zich nadat ze het puin van het binnenste zonnestelsel hadden verzameld en werden vervolgens op tragische wijze verslonden door de hongerige zon, die, net als de titan Chronos, zijn eigen kinderen verslond.
Waarnemingen van verre zonnestelsels en een verdachte leegte tussen onze thuisster en de kleinste planeet hebben ertoe geleid dat wetenschappers tot de conclusie zijn gekomen dat Mercurius, Venus, Aarde en Mars ooit een arena deelden met een vijfde planetaire broer of zus. Volgens wetenschappers duurde de dikke schijf van ruimtepuin tussen de zon en Mercurius lang genoeg om af te koelen en zich te verzamelen in een dichte bovenaarde. Maar deze planeet hoefde niet lang in de zon te bestaan en bezweek al snel voor de onverbiddelijke zwaartekracht en eetlust van de zon.
Tijd geleden
Tijd lijkt eenvoudig genoeg, maar als je erover nadenkt, is het oneindig complex en brengt het zelfs de slimste geesten voortdurend in verwarring. Hoe is de tijd begonnen? Waarom stroomt het alleen naar voren? Als de richting van de tijd wordt bepaald, waarom werken fundamentele wetten dan zo goed als natuurkundigen er de tijd achterwaarts in introduceren? Eén hypothese biedt op zijn minst een gedeeltelijk antwoord op deze puzzel: ons universum staat niet alleen.
De tijd in ons universum gaat vooruit vanwege entropie. Vanaf het allereerste begin van het universum, toen alles op een bepaald punt werd verzameld, werden zulke voorwaarden gevormd dat alles in de richting van desorganisatie zou gaan, en dus was de tijd gericht. Dit is in ieder geval de huidige interpretatie. Eén hypothese suggereert dat op het "moment" van de oerknal een zusteruniversum werd geboren, een vreemde plaats met een vreemde timing die werkt volgens de zwaartekracht, niet volgens de thermodynamica. Bovendien wordt in dit parallelle bestaan de pijl van de tijd omgekeerd om onze progressieve seconden, minuten en uren te compenseren.
In een zeer kleinschalige gedeeltelijke weergave van een universum met 1000 deeltjes, hebben natuurkundigen waargenomen dat de zwaartekracht de organisatie van deeltjes in elke tijdsrichting lijkt te kunnen beïnvloeden. Een andere theoretische studie heeft aangetoond dat deeltjes omgekeerde entropie kunnen ervaren. Uiteindelijk stelden de onderzoekers een primaire kloof voor die de tijd in twee tegengestelde richtingen verdeelde.
De orbitale kanteling van de aarde
Het land is vreemd. Het is de enige ons bekende planeet die wordt bewoond door ondankbare levensvormen, en zijn baan is onverwachts gekanteld ten opzichte van de evenaar van de zon. Maar orbitale eigenaardigheid is verre van een lokaal mysterie: dit is ook in andere lichamen waargenomen. Overal in het heelal hebben astronomen veel gasreuzen waargenomen waarvan de banen vreemd gekanteld zijn ten opzichte van hun moedersterren.
Dit zou niet het geval moeten zijn, ervan uitgaande dat de planeten gevormd zijn uit puinschijven rond hun sterren, zoals planeten zich gewoonlijk vormen. Caltech-astronoom Konstantin Batygin gelooft dat deze verschuivingen worden veroorzaakt door zachte (en soms niet zo) zwaartekrachtschokken van partnersterren. Omdat de meeste sterrenstelsels binair zijn, zou dit de vele gekantelde banen kunnen verklaren.
Opmerkelijk genoeg kan dit indirect erop wijzen dat de zon ooit de eer had om van een andere ster te dansen. Ze is lang geleden weggevlogen, maar heeft een levende erfenis nagelaten - de vreemde baan van de aarde.
De allereerste sterren
Toen de oerknal zich bijna 14 miljard jaar geleden plotseling uitspuwde, kwam het in de vorm van waterstof, helium en lithium. De zware elementen die we gewend zijn, verschenen pas bij de allereerste sterren.
Op zoek naar de allereerste protagonisten van het heelal, proberen astronomen objecten op te sporen met een tekort aan de meest complexe elementen. Een van de hoogtepunten werd onlangs opgemerkt door de Very Large Telescope van ESO in het noorden van Chili. Vanuit de ruimte zijn zeer zwakke fotonen opgehaald uit het sterrenstelsel CR7, een 13 miljard jaar oud relikwie en het helderste sterrenstelsel dat ooit is waargenomen.
CR7 betekent niet Cristiano Ronaldo, maar COSCOM Redshift 7, een identificatie van hoe intens licht zich heeft uitgestrekt tijdens zijn pijnlijk lange reis van het vroege heelal naar astronomen door telescopen. Dus zijn roodheid verraadt zijn leeftijd. CR7 bevindt zich in een extreem drukke ruimte in het sterrenbeeld Sextant.
Dit oude sterrenstelsel zit vol helium, maar heeft, vreemd genoeg, geen zware elementen. Een dergelijke discrepantie kan erop wijzen dat astronomen de allereerste generatie sterren waarnemen. De zogenaamde sterrenpopulaties III zijn de voorlopers van zwaardere elementen die condenseren tot planeten, andere sterren en vleeszakken.
Mega-ringen
Een jonge gasreus in een baan om de jonge ster J1407, die slechts 434 lichtjaar van de aarde verwijderd is, heeft astronomen verbijsterd met zijn afwijkende lichtcurve. Een planeet als deze, veel groter dan zelfs Jupiter, zal naar verwachting een enorme hoeveelheid van het licht van zijn ster reflecteren. Maar in plaats daarvan vertoont het periodieke verduisteringen die helemaal anders zijn dan wat dan ook.
De schuldige? Het gigantische ringsysteem is 200 keer groter dan dat van Saturnus en omringt de planeet J1407b. Alleen dit kenmerk kan de aard van verduisteringen verklaren, die soms enkele weken aanhouden, maar een willekeurig foton doorlaten, wat onmogelijk zou zijn in het geval van een verduistering door een vaste stof. Dit is logisch gezien de korrelige aard van de ringen.
Elke massieve ring heeft een diameter van tientallen miljoenen kilometers, en J1407b is omgeven door minstens 30 van dergelijke ijzige rotsringen. Bovendien hebben astronomen gaten in deze ringen ontdekt, hoogstwaarschijnlijk veroorzaakt doordat de exmoons puin wegvegen terwijl ze roteren. Helaas zijn al deze ringen slechts tijdelijk en zullen ze ooit in satellieten veranderen.
Asteroïden en donkere materie
Verschillende asteroïden en de daaropvolgende uitsterving hebben ons evolutionaire pad geëffend door de botten van krachtige wezens die nooit zouden instemmen met de huidige dominantie van de mens. Waarom gebeuren deze valpartijen met een benijdenswaardige frequentie? Aliens hebben ons op de ruimteteller gezet?
Het antwoord ligt volgens Harvard-astrofysici Lisa Randall en Matthew Rees in donkere materie: een dikke laag donkere materie van 35 lichtjaar dik richt ruimteraketten naar de aarde. Gelegen in het centrale vlak van de Melkweg, trekt deze laag allerlei asteroïden en kometen samen en leidt ze naar onze weerloze planeet. Op basis van het feit dat grote meteorieten ongeveer elke 30 miljoen jaar vallen, geloven astrofysici dat hun hypothese meer dan aannemelijk is als verklaring voor uitstervingen op aarde.
ILYA KHEL