Mørk stof er det mest mystiske og inerte stof i universet. Dens gravitationseffekter forklarer rotation af galakser, bevægelsen af klynger og de største skalaer i hele universet. Men i mindre skala er det for lille til at påvirke solsystemets bevægelse, jordens stof eller menneskets oprindelse og udvikling. Når det er sagt, er tyngdekraften, som mørkt stof giver, absolut nødvendigt for de rå ingredienser, der udgør livet som os og en planet som Jorden. Uden mørkt stof kunne der overhovedet ikke være noget liv i universet.
Stjerner producerer 100% af det lys, vi ser i universet, men kun 2% af dets masse. Når vi ser på bevægelserne fra galakser, klynger og mere, finder vi ud, at mængden af gravitationsmasse opvejer den stjernemasse med 50 gange. Man skulle tro, at andre typer almindeligt stof kunne forklare denne forskel. Når alt kommer til alt opdagede vi mange andre typer stof i universet ud over stjerner:
- resterne af en stjerne som hvide dværge, neutronstjerner og sorte huller;
- asteroider, planeter og andre objekter, hvis masse er for lille til at være stjerner;
- neutral gas i galakser og mellemrummet mellem dem;
- støvblokerende lys og tåge områder;
- ioniseret plasma, der er rigeligt i det intergalaktiske medium.
Alle disse former for almindeligt stof - eller stof, der oprindeligt bestod af de samme ting, som vi er: protoner, neutroner og elektroner - bidrager. Gas og plasma bidrager især mere end summen af alle stjerner i universet. Men selv hvis vi tilføjer alle disse komponenter sammen, får vi kun 15-17% af den samlede mængde stof, der er nødvendig for at forklare tyngdekraften. For den øvrige bevægelse, som vi ser, har vi brug for en form for stof, der ikke kun adskiller sig fra protoner, neutroner og elektroner, men som heller ikke svarer til nogen kendt partikel i standardmodellen. Vi har brug for en slags mørk stof.
Salgsfremmende video:
En lille gruppe forskere er imod at tilføje en slags usynlig kilde til masse, men for at ændre tyngdekraften. En sådan model har vanskeligheder, herunder manglende evne til at gengive det fulde sæt af observationer, herunder bevægelsen af individuelle galakser i klynger, den kosmiske mikrobølgebaggrund, kollisioner i galakse-klynger og det gigantiske kosmiske netværk af den observerede storskala-struktur i universet. Der er også et andet vigtigt bevis, der peger på eksistensen af mørkt stof. Du vil blive overrasket, men dette er vores eksistens.
Det vil overraske dig, at vi ikke kun har brug for mørkt stof for at forklare astrofysiske fænomener som galaktisk rotation, bevægelse af klynger og deres kollisioner, men også for at forklare selve livets oprindelse.
For at forstå hvorfor, skal du huske, at universet begyndte med en varm og tæt tilstand - Big Bang - når alt var i form af et praktisk homogent hav af separate, frie, højenergipartikler. Da universet afkøles og ekspanderede, dannedes protoner, neutroner og de letteste kerner (brint, helium, deuterium og lidt lithium), men intet andet. Det var kun titusinder eller hundreder af millioner af år siden, at denne sag kollapsede i regioner, der var tæt nok til at danne stjerner og endelig galakser.
Alt dette ville være sket, omend på en lidt anden måde, med eller uden mørkt stof. Men for at de elementer, der er nødvendige for at livet spredes i overflod - kulstof, ilt, kvælstof, fosfor, svovl - skal de smeltes i kernerne i de mest massive stjerner i universet. Det gør os hverken varm eller kold; for at de kan danne faste planeter, organiske molekyler og liv, er de først nødt til at kaste disse tunge atomer i det interstellare medium, hvor de igen bliver stjerner, allerede af de næste generationer. Dette kræver en supernovaeksplosion.
Vi så disse eksplosioner meget detaljeret og ved især, hvor hurtigt dette materiale sprøjtes ud fra stjernerne i deres dødskræfter: tusinder af kilometer i sekundet. (Resterne af supernovaen Cas A udsprøjte materiale i hastigheder på 5000 og endda 14.500 km / s!). Mens dette nummer kan virke lille, især i lyset af lysets hastighed, skal du huske, at vores egen stjerne kredser i Mælkevejen med en hastighed på kun 220 km / s. Hvis solen roterede mindst tre gange hurtigere, ville vi allerede være uden for vores galakas tyngdepunkt - vi ville blive kastet ud.
Supernova-rester udsætter tungere stof, men takket være det kraftige tyngdekrafttræk fra en diffus, langstrakt mørk stofhalo, vil vi holde det meste af denne masse inde i vores egen galakse. Med tiden vil sagen vende tilbage til normale regioner, der er rige på normal stof, danne neutrale molekylære skyer og danne grundlaget for efterfølgende generationer af stjerner, planeter og, mest interessant, organiske molekylære kombinationer.
Men uden den ekstra tiltrækning af den massive mørke stof-glorie, der omgiver galaksen, ville det store flertal af materiale, der udsættes fra en supernova, forlade galaksen for evigt. Det flyder altid i det intergalaktiske miljø, men det vil aldrig blive en del af kommende generationer af stjernernes systemer. I universet uden mørkt stof ville vi have stjerner og galakser, men planeterne ville kun være gasgiganter, der ville ikke være nogen solide verdener, intet flydende vand og liv heller. Uden overflod af tunge elementer leveret af generationer af massive stjerner, ville molekylærbaseret liv aldrig eksistere.
Det viser sig, at den enorme glorie af mørk stof, der omgiver vores galakse, som gjorde det muligt at opstå liv baseret på kulstof, der valgte Jorden som sit hjem - eller noget andet - er værd at takke for alt dette. Når vi dykker dybere og dybere ned i universets principper, forstår vi, at mørk stof er absolut nødvendig for livets udseende. Uden det ville der ikke være nogen kemi, komplekse elementer, biologi, faste planeter, liv - og os.
ILYA KHEL