Inhoudsopgave:

Is leven op basis van donkere materie mogelijk?
Is leven op basis van donkere materie mogelijk?

Video: Is leven op basis van donkere materie mogelijk?

Video: Is leven op basis van donkere materie mogelijk?
Video: BibleProject Reel 2022 2024, Maart
Anonim

De overgrote meerderheid van de massa in ons heelal is onzichtbaar. En al geruime tijd proberen natuurkundigen te begrijpen wat deze ongrijpbare massa is. Als het uit deeltjes bestaat, is de hoop dat de Large Hadron Collider een deeltje van donkere materie kan produceren, of dat de ruimtetelescoop een welsprekende gammastraalsignatuur van botsingen met donkere materie zal zien. Tot nu toe is er niets. En dit probleem zet theoretische natuurkundigen aan tot nadenken over nieuwe ideeën.

Afbeelding
Afbeelding

In 2017 onderzocht de beroemde theoretisch fysicus Lisa Randall een van de meest ongelooflijke mogelijkheden van donkere materie. Hypothetisch natuurlijk. In plaats van donkere materie te behandelen als een bepaald type deeltje, ging ze ervan uit dat donkere materie zou kunnen bestaan uit een hele familie van deeltjes die donkere sterren, donkere sterrenstelsels, donkere planeten en mogelijk donker leven vormen. De chemie van het donkere universum zou net zo rijk en gevarieerd kunnen zijn als onze eigen 'gewone chemie'. Maar niet alles is zo eenvoudig.

Het probleem van de donkere materie

Ons heelal is een verbazingwekkende, zij het onbegrijpelijke plaats.

In de afgelopen decennia zijn we ons gaan realiseren dat 84,5% van de materie in het heelal niet kan worden gezien. Gezien zijn nogal onhandige bijnaam "donkere materie", bevindt deze stof zich in een staat waarin het geen interactie aangaat met "normale" materie. Net als donkere energie zijn deze dingen 'donker' omdat we ze niet begrijpen.

Als er nu een stukje donkere materie op mijn bureau ligt, zal ik het nooit weten. Een stuk donkere materie in het algemeen kan als zodanig niet op mijn bureau liggen. Het zal door de tafel vallen, en de vloer, en de aardkorst, snel de zwaartekracht in in de kern van onze planeet. Of het zal op een onbegrijpelijke manier in de ruimte verdwijnen. Donkere materie interageert zo zwak met alles dat dit stuk gewoon door gewone materie zal vallen, alsof het niet bestaat.

Op kleine schaal is de zwaartekrachtmanifestatie van donkere materie verwaarloosbaar, maar op kosmologische afstanden is de aanwezigheid van donkere materie zeker voelbaar - het kan indirect worden waargenomen door het zwaartekrachteffect op clusters van sterrenstelsels en het effect op de rotatie van sterrenstelsels. We weten dat het bestaat, we zien het gewoon niet.

En we weten niet wat het is, we kunnen alleen maar raden

Gewone materie - ook wel baryonische materie genoemd - interageert door elektromagnetische, zwaartekracht, sterke en zwakke krachten. Deze krachten dragen energie over en geven structuur aan alle materie. Donkere materie daarentegen wordt meestal gezien als een amorfe wolk van "materie" die niet kan interageren door elektromagnetische krachten, zwak of sterk. Daarom wordt aangenomen dat donkere materie "niet-baryonisch" is. Niet-baryonische materie kan zijn aanwezigheid alleen door zwaartekracht onthullen.

Afbeelding
Afbeelding

De leidende kandidaat in de zoektocht naar donkere materie is WIMP, een zwak interagerend massief deeltje. Zoals de WIMP-naam suggereert, heeft dit hypothetische deeltje geen interactie met normale materie - dus het is niet baryonisch.

Gevestigde kosmologische modellen voorspellen dat donkere materie - of het nu bijvoorbeeld in de vorm van WIMP's of "axions" is - ons universum structuur geeft en meestal eenvoudig de "lijm" wordt genoemd die ons universum als geheel vasthoudt.

Astronoom Vera Rubin observeerde de rotatie van sterrenstelsels en merkte op dat de meeste materie in sterrenstelsels niet waarneembaar is. Slechts een klein percentage is zichtbaar - sterren, gas en stof; de rest verbergt zich in een enorme maar onzichtbare halo van donkere materie. Het is alsof ons zichtbare sterrenstelsel van gewone materie slechts een kap is op een enorm wiel van donkere materie dat veel verder reikt dan wat we kunnen zien.

In een recent gepubliceerd artikel (2013) presenteerden Randall en haar collega's een complexere vorm van donkere materie. Volgens hen bestaat de halo van de donkere materie van onze melkweg niet uit slechts één type amorfe massa van niet-baryonische materie.

"Het lijkt heel vreemd om aan te nemen dat alle donkere materie uit slechts één type deeltje bestaat", schrijft Randall. "Een onbevooroordeelde wetenschapper mag niet toestaan dat donkere materie zo divers is als onze normale materie."

Een rijk "schaduwuniversum"?

Zou een rijk en gevarieerd model van donkere materiedeeltjes en krachten kunnen functioneren in een donkere galactische halo?

Dit onderzoek volgt de logica van het aannemen van een rijke verscheidenheid aan onbekende fysica in de donkere sector van het universum - laten we het het 'schaduwuniversum' noemen - dat parallel aan het onze bestaat en alle complexiteit heeft die ons zichtbare universum te bieden heeft.

Astrofysici hebben eerder gesuggereerd dat "donkere sterren" - sterren gemaakt van donkere materie - tot op de dag van vandaag in ons oude universum kunnen bestaan. Als dat zo is, stelt Randall, kunnen zich misschien 'donkere planeten' vormen. En als er een familie van donkere materiedeeltjes is die wordt bestuurd door krachten die in de donkere sector worden ingezet, zou dit dan kunnen leiden tot de opkomst van complexe chemie? En tot leven?

Als er echter "donker" of "schaduw" leven parallel aan ons universum is, kun je vergeten dat we het kunnen detecteren.

Het schaduwleven blijft in de schaduw

Het lijkt verleidelijk om deze hypothese te gebruiken om alle alledaagse mysteries of zelfs paranormale beweringen te verklaren die de wetenschap niet kan betwisten of ondersteunen. Wat als "geesten" of onverklaarbare "lichten in de lucht" de capriolen zijn van duistere wezens die achterin alles leven?

Hoewel deze logica prima zou zijn voor een tv-show of film, zouden deze duistere wezens in een schaduwrijk universum leven dat volledig onverenigbaar is met gewone materie. Hun deeltjes en krachten zouden geen effect hebben in ons universum. Je zou deze regels kunnen lezen terwijl je op een boomstronk in een donker bos zit, en je zou er nooit van weten.

Maar aangezien we samenleven met dit schaduwuniversum in dezelfde ruimte-tijd - zonder onnodige dimensies of multiversum - kan er maar één signaal worden verzonden.

Zwaartekrachtgolven werden pas in 2016 ontdekt en de eerste detectie van deze rimpelingen in de ruimtetijd werd veroorzaakt door de botsing van zwarte gaten. Het lijkt heel goed mogelijk dat zwaartekrachtsgolven kunnen worden gedetecteerd in de donkere sector, maar alleen de krachtigste kosmische gebeurtenissen in de donkere sector kunnen aan ons uiteinde van de draad worden gedetecteerd.

Al met al zullen we vrijwel zeker nooit het bestaan van schattige donkere materie-wezens bewijzen, maar Randall wijst op een belangrijk punt. Als we kijken naar de bron van donkere materie, moeten we verder kijken dan onze vooroordelen; de donkere sector kan een complexe familie van donkere materiedeeltjes en krachten zijn die verder gaan dan we ons kunnen voorstellen.

Aanbevolen: