Tamna tvar je najmisterioznija i najinternija tvar u svemiru. Njegovi gravitacijski učinci objašnjavaju rotaciju galaksija, kretanje klastera i strukture najvećeg razmjera u čitavom svemiru. Ali u manjem obimu, premalo je da bi utjecalo na kretanje Sunčevog sustava, materiju Zemlje ili na podrijetlo i evoluciju čovjeka. Kako je rečeno, gravitacija koju pruža tamna tvar apsolutno je nužna za sirove sastojke koji čine život poput nas i planet poput Zemlje. Bez tamne materije ne bi uopće moglo biti života u Svemiru.
Zvijezde proizvode 100% svjetla koje vidimo u svemiru, ali samo 2% njegove mase. Kad pogledamo kretanja galaksija, klastera i više, otkrivamo da količina gravitacijske mase prevazilazi zvjezdanu masu za 50 puta. Moglo bi se pomisliti da bi druge vrste obične materije mogle objasniti tu razliku. Napokon smo otkrili i mnoge druge vrste materije u svemiru osim zvijezda:
- ostaci zvijezde poput bijelih patuljaka, neutronskih zvijezda i crnih rupa;
- asteroidi, planeti i drugi predmeti, čija je masa premala da bi mogla biti zvijezde;
- neutralni plin u galaksijama i prostor između njih;
- svjetlost i maglovita područja koja blokiraju prašinu;
- ionizirana plazma koja obiluje u intergalaktičkom mediju.
Svi ti oblici obične materije - ili materije koja se izvorno sastojala od istih stvari kao i mi: protoni, neutroni i elektroni - doprinose. Osobito plin i plazma doprinose više od zbroja svih zvijezda u svemiru. Ali čak i ako sve te komponente zbrojimo, dobivamo samo 15-17% ukupne količine tvari koja je potrebna za objašnjenje gravitacije. Za ostatak gibanja koji vidimo, potreban nam je oblik materije koja se ne razlikuje samo od protona, neutrona i elektrona, već i ne odgovara nijednoj poznatoj čestici Standardnog modela. Trebamo neku vrstu tamne materije.
Promotivni video:
Mala skupina znanstvenika protiv je dodavanja nekakvog nevidljivog izvora mase, ali za promjenu zakona gravitacije. Takav model ima poteškoće, uključujući nemogućnost reprodukcije čitavog niza promatranja, uključujući kretanje pojedinih galaksija u klasterima, kozmičku mikrovalnu pozadinu, sudare galaksijskih klastera i ogromnu kozmičku mrežu promatrane velike veličine svemira. Postoji i još jedan važan dokaz koji ukazuje na postojanje tamne materije. Iznenadit ćete se, ali ovo je naše postojanje.
Iznenadit će vas da nam nije potrebna samo tamna materija da bismo objasnili astrofizičke pojave poput galaktičke rotacije, kretanje grozdova i njihove sudare, već i da bismo objasnili sam izvor života.
Da biste razumjeli zašto, morate se sjetiti da je Svemir započeo vrućim i gustim stanjem - Velikim praskom - kada je sve bilo u obliku praktički homogenog mora odvojenih, slobodnih, visokoenergetskih čestica. Kako se Svemir hladio i širio, stvarali su se protoni, neutroni i najlakša jezgra (vodik, helij, deuterij i malo litija), ali ništa drugo. Prije samo desetaka ili stotina milijuna godina, ta se stvar urušila u regije dovoljno guste da formiraju zvijezde i, konačno, galaksije.
Sve bi se to dogodilo, iako na malo drugačiji način, sa ili bez tamne materije. Ali da bi se elementi potrebni za širenje u izobilju - ugljik, kisik, dušik, fosfor, sumpor - morali su se topiti u jezgrama najmasivnijih zvijezda u svemiru. Ne čini nam ni vruće ni hladne; da bi mogli formirati čvrste planete, organske molekule i život, oni najprije trebaju bacati teške atome u međuzvjezdani medij, gdje će opet postati zvijezde već sljedećih generacija. Ovo zahtijeva eksploziju supernove.
Promatrali smo te eksplozije s velikim detaljima i znali, posebno, kako se brzo ovaj materijal izbacuje iz zvijezda u njihovim smrtovima: pri tisućama kilometara u sekundi. (Ostaci materijala izbačenog supernove Cas A pri brzinama od 5000, pa čak i 14 500 km / s!). Iako se ovaj broj može činiti malim, pogotovo s obzirom na brzinu svjetlosti, sjetite se da naša vlastita zvijezda kruži oko Mliječnog puta brzinom od samo 220 km / s. Da se Sunce rotiralo barem tri puta brže, već bismo bili izvan gravitacijskog povlačenja naše galaksije - bili bismo izbačeni.
Ostaci supernove izbacuju teže tvari, ali zahvaljujući snažnom gravitacijskom povlačenju difuznog, izduženog haloa tamne materije, zadržat ćemo većinu te mase u našoj galaksiji. S vremenom će se materija vratiti u normalna područja bogata normalnom materijom, formirat će neutralne molekularne oblake i formirat će osnovu za naredne generacije zvijezda, planeta i, što je najzanimljivije, organske molekularne kombinacije.
Ali bez dodatnog privlačenja ogromnog halo tamne materije koji okružuje galaksiju, velika većina materijala izbačenog iz supernove napustila bi galaksiju zauvijek. Uvijek će lebdjeti u intergalaktičkom okruženju, ali nikad neće postati dio budućih generacija zvjezdanih sustava. U Svemiru bez tamne materije imali bismo zvijezde i galaksije, ali planeti bi bili samo plinski divovi, ne bi bilo ni čvrstih svjetova, ni tekuće vode ni života. Bez obilja teških elemenata koje dobivaju generacije masivnih zvijezda, život koji se temelji na molekulima nikada ne bi postojao.
Ispada da se masivni oreolo tamne materije koja okružuje našu galaksiju, što je omogućilo nastajanje života temeljenog na ugljiku, koji je Zemlju odabrao za svoj dom - ili nešto treće - za sve to vrijedno zahvaliti. Kako dublje i dublje prolazimo u principe svemira, shvatili smo da je tamna tvar apsolutno potrebna za pojavu života. Bez njega ne bi bilo kemije, složenih elemenata, biologije, čvrstih planeta, života - i nas.
ILYA KHEL