Karanlık madde evreni nasıl şekillendirdi?

İçindekiler:

Karanlık madde evreni nasıl şekillendirdi?
Karanlık madde evreni nasıl şekillendirdi?
Anonim

The New Republic'teki bir makalenin yazarı, gizemli parçacıklar dolaylı olarak insanlığın yolunu açabilir ve dinozorları öldürebilir. Bilim adamları hala karanlık maddenin ne olduğunu anlamanın kökenindeler. Ancak yerçekimi etkisinin Evrenin gelişimini büyük ölçüde etkilediğine şüphe yoktur.

Birçoğu, çoklu evren fikrinden etkileniyor - ulaşamayacağımız başka evrenler. Ancak keşfetme ve anlama fırsatına sahip olduğumuz birçok gizli dünya da aynı derecede büyüleyici. Elimizin altındaki modern fikirler ve teknolojilerle, karanlık maddenin son sınır olacağı ana veya en azından bir sonraki heyecan verici keşif olacağı ana yaklaşıyoruz.

Karanlık madde, evrende bulunması zor bir varlıktır. Sıradan madde gibi, ışık yaymaz veya emmezken, çevresindeki dünya ile yerçekimi yoluyla etkileşime girer. Gökbilimciler onun yerçekimsel etkisini kaydederler, ancak doğrudan göremez veya hissetmezler. Karanlık madde, sıradan maddeden beş kat daha fazla enerji taşır, ancak doğrudan gözlemlenebilen madde ile etkileşimleri son derece zayıftır. Belki her saniye milyarlarca karanlık madde parçacığı her birimizin içinden geçer. Ancak, kimse onların varlığını fark etmez. Milyarlarca karanlık madde parçacığının bile üzerimizde ihmal edilebilir bir etkisi var.

Bunun nedeni, karanlık maddenin sıradan madde ile aynı maddelerden oluşmamasıdır - bizim bildiğimiz atomlar veya ışıkla etkileşimi gördüğümüz her şeyden sorumlu olan diğer temel parçacıklar. Karanlık madde aslında karanlık değildir - şeffaftır. Karanlık şeyler ışığı emer. "Karanlık" olarak adlandırılma talihsizliğine sahip olanlar da dahil olmak üzere şeffaf madde bizim için algılanamaz. Bir bodrum katında veya garajda karanlık madde toplamak imkansızdır.

Ancak geçenlerde bir senarist bana karanlık maddenin gücünü kullanma olasılıklarını sordu. Genellikle karanlık şeylerin bize yaşattığı heyecana rağmen, bu kelimenin geçtiği birçok kitap ve filme bakmak yeterli! - karanlık madde ne uğursuz ne de savurgan bir stratejik güç kaynağıdır. Ne kendi ellerimizle, ne de sıradan maddeden yapılmış aletlerle, karanlık maddeden roket silahları veya tuzaklar yapamayız. Onu bulmak artık kolay bir iş değil. Potansiyelini kullanmak tamamen farklı bir hikaye.

Yazarın hüsnükuruntudan vazgeçme arzusunu, muhtemelen karanlık maddenin gerçekte olduğundan daha tehditkar ve güçlü göründüğü talihsiz bir isme bağlayalım. Ancak insanlar karanlık maddenin gücüne hakim olamazken, evren yapabilir. Katkısını kabul etsek de etmesek de - piramitleri veya otoyolları inşa eden görünmez işçiler veya medeniyetin gelişiminde belirleyici bir rol oynayan elektronik mekanizmaları ayrıntılı olarak bir araya getiren görünmez işçiler gibi - karanlık madde kozmosumuzun gelişimi için büyük önem taşımaktadır. Ortak araştırmamız öne sürülen hipotezleri doğrularsa, karanlık maddenin de dolaylı olarak büyük memelilerin ve dolayısıyla insanlığın ortaya çıkmasına yol açtığını kanıtlayabiliriz.

Kara delik

Paleontologlar, jeologlar ve fizikçiler, 66 milyon yıl önce, en az on kilometre genişliğinde bir cismin uzaydan Dünya'ya düştüğünü keşfettiler. Karasal dinozorları ve gezegende var olan diğer türlerin dörtte üçünü yok etti. Güneş'in Samanyolu'nun orta düzleminden (bir yıldız dizisi ve berrak gece göğünde görülebilen parlak tozdan) geçerken, güneş sisteminin bir karanlık madde diskiyle karşılaştığını ve bu diskin uzak bir gezegenin yer değiştirmesini tetiklediğini varsayıyoruz. nesne, böylece bu feci etkiyi zorluyor - ve belki de 30-35 milyon yıllık bir aralığa sahip diğerleri. Hipotezimiz, daha az geleneksel bir tür karanlık maddenin kalın bir diske çöktüğü (Samanyolu diskinden bile daha yoğun) ve bu diskin yerçekimi etkisinin, güneş sisteminden geçerken kuyruklu yıldızların yörüngesini değiştirdiğidir.

Bizim tarafımızdan önerilen karanlık madde kavramı, doğası hakkındaki yaygın görüşlerden farklıdır. Görünür dünyada pek çok farklı türde parçacık bulunur - örneğin kuarklar ve elektronlar, fotonlar ve gluonlar - ve bu parçacıklar farklı kuvvetler (elektromanyetik, güçlü ve zayıf) aracılığıyla etkileşime girerken, fizikçiler genellikle tüm karanlık maddenin aşağıdakilerden oluştuğu görüşündedirler. çoğunlukla sadece yerçekimi ile etkileşime giren tek tip parçacıklar. Neden farklı karanlık madde türleri olduğunu ve bunlardan en az birinin kendi etkileşim kuvvetlerine sahip olduğunu varsaymıyorsunuz?

Karanlık madde parçacıklarının küçük bir bölümünün bile karanlık elektromanyetik kuvvet yoluyla diğer karanlık madde parçacıklarıyla etkileşime girdiğini varsayarsak, o zaman bu karanlık madde parçacıkları, bildiğimiz gibi, galakside yavaş yavaş soğuyan sıradan madde parçacıklarına benzer şekilde davranmalıdır. hızlarını düşürürler ve Samanyolumuzun görünen diskine benzer bir disk oluştururlar. Samanyolu'ndaki bir milyar yıldızın hareketini ölçen Gaia uydusu, bugün karanlık madde diskinin yerçekimsel etkisine duyarlı olan galaksimizin şeklinin 3 boyutlu bir görüntüsünü yaratıyor.

Bu ilave karanlık madde türü için arama sonuçları ne olursa olsun, karanlık maddenin görünür evrenin tarihinde önemli bir rol oynadığını biliyoruz. Etkileşimlerin zayıflığına rağmen, karanlık maddenin yerçekimi, kozmosa dağılmış galaksiler ve galaksi kümeleri oluşturdu. Karanlık madde olmasaydı, yıldızlar mevcut boyutlarına ulaşamayacak ve farklı şekilde dağılmış olacaktı.

Şu anda gözlemlemekte olduğumuz yapının oluşumu için yeterli zamanı sağlayan karanlık madde olmasa bile, Evrenin evriminin bütünsel bir resmini toplamak şöyle dursun, tüm bunları tartışmak için burada olmayacaktık.

20. yüzyılın en şaşırtıcı keşiflerinden birinde, Büyük Patlama'dan gelen SPK gözlemleri, evrenin yaklaşık bir kum tanesi boyutundayken yoğunluğunda küçük sapmalar olduğunu gösterdi. Bu küçük dalgalanmalar - %0,001'den daha az bir oranda - nihayetinde sizin, benim, galaksilerin ve evrendeki tüm yapıların kökeni haline geldi. Karanlık madde, yoğunluktaki bu küçük sapmaları güçlendirmede belirleyici bir rol oynadı ve bu kozmik yapıların oluşmasına izin verdi.

Madde, radyasyondan farklı olarak, Evrenin varlığının ilk aşamalarında yavaşlayabilir ve birbirine yapışabilir. Yoğunluğu daha yüksek olan yerlerdeki çekim kuvveti, maddenin bazı bölgelerinin çökmesine, dolayısıyla maddenin yoğunluğunun daha da artmasına ve galaksilerin oluşumuna yol açtı. Böylece madde bakımından zengin bölgeler daha da zenginleştikçe ve fakirler daha da fakirleştikçe evren giderek daha heterojen hale geldi. Maddenin kümelenmesi, başlangıçta homojen bir evreni, sonunda bugün gördüğümüz farklılaşmış galaksiler, kümeler ve yıldızlara dönüşecek olana dönüştüren olumlu bir geri besleme sürecinde maddenin sürekli çöküşü nedeniyle devam etti. Karanlık madde miktarı, sıradan madde miktarından çok daha fazla olduğu için, bu çöküş, evrende sadece sıradan madde varken olduğundan daha önce meydana geldi. Bu önemlidir çünkü bugün gördüğümüz yapıya büyümek için yeterli zaman vermiştir.

Sanatçının gördüğü gibi aktif bir kara delik

Ancak karanlık madde başka bir nedenden dolayı da önemli bir rol oynamıştır. Evrendeki ana enerji formu olmasa bile, radyasyon, tıpkı rüzgarın deniz kıyısındaki kumlu kabarmayı yumuşatması gibi, sıradan maddenin yoğunluğundaki değişiklikleri temizler. Evrenin evriminin başlarındaki radyasyon, tamamen sıradan maddeden galaksiler büyüklüğünde nesnelerin oluşumunu engelleyebilir.

Karanlık madde, elektromanyetik radyasyona karşı bağışık olduğu için bu tür yapıları istikrarlı bir şekilde üretebilir. Sonuç olarak, karanlık madde oldukça etkili bir şekilde sıradan maddeye ek bir başlangıç vererek galaksilerin ve yıldız sistemlerinin oluşumunun yolunu açtı. Evrenimizde yalnızca karanlık maddeyle birlikte "otostopla", galaktik ölçekte nesneler ve yıldızların temelleri oluşabilir. Yeterince geniş bir bölge çöktüğünde, karanlık madde, içinde sıradan maddenin gazının soğuyabileceği, merkezde yoğunlaşabileceği ve sonunda yıldızlara ayrılabileceği yaklaşık küresel bir hale oluşturdu.

Karanlık madde ve sıradan maddenin bu eşzamanlı çöküşü, karanlık madde arayışımıza da yardımcı oluyor. Yayılan ışık sayesinde yıldızları ve galaksileri görmemize rağmen, bu yapıları oluşturmak için başlangıçta görünür maddeyi çeken karanlık maddeydi. Dolayısıyla, yalnızca sıradan maddeyi doğrudan gözlemlememize rağmen, her iki maddenin de aynı yerlerde bulunduğundan ve karanlık maddenin görünür maddenin etrafındaki bu küresel hale içinde kaldığından emin olabiliriz. Yani bir anlamda elektrik direğinin altında karanlık madde aramak mantıklı.

Karanlık madde uzayda önemli bir rol oynamaya devam ediyor. Sadece yıldızların saçılmasını önleyen yerçekimi çekimini teşvik etmekle kalmaz, aynı zamanda süpernovalar tarafından fırlatılan maddenin bir kısmını galaksilere geri döndürür. Böylece karanlık madde, yıldızların daha sonraki oluşumu ve nihayetinde yaşam için gerekli olan ağır elementlerin korunmasına yardımcı olur.

"Karanlık" kavramı veya karanlık maddenin daha yüksek güçleri ile kaçınılmaz olumsuz ilişkiler hakkında çok fazla endişelenmeyin. Bir karanlık madde parçacığının - hatta bu parçacıkların milyarlarcasının - etkisini görmezden gelmek kolaydır. Bununla birlikte, belirli bir alanda biriken yeterince büyük miktarda karanlık maddenin yerçekimi etkisi, Evrenin gelişimi üzerinde önemli bir etkiye sahipti. Çevremizde gözden kaçırdığımız diğer varlıklar gibi, karanlık madde de dünyamız için gereklidir ve son araştırmalarımıza göre insan yaşamının ortaya çıkması için gerekli olabilir.

Meslektaşlarım ve ben, karanlık maddenin ne olduğuna dair anlayışımızın yalnızca kökeninde bulunuyoruz. Karanlık madde uzayda ayırt edilmiyor, bu yüzden Atılgan gemisi bizi ona transfer edemeyecek - ancak bu uzay gemisinin aksine karanlık madde gerçektir. Bununla birlikte, devam eden araştırmalar, fiziksel sınırlamalarımızın üstesinden gelmeyi ve zor, ancak potansiyel olarak erişilebilir karanlık madde dünyasını daha iyi anlamayı vaat ediyor.

Önerilen: