Ինչպես մութ նյութը ձևավորեց տիեզերքը

Բովանդակություն:

Ինչպես մութ նյութը ձևավորեց տիեզերքը
Ինչպես մութ նյութը ձևավորեց տիեզերքը
Anonim

Առեղծվածային մասնիկները կարող են անուղղակիորեն ճանապարհ հարթել մարդկության համար և սպանել դինոզավրերին, գրում է The New Republic- ում հոդվածի հեղինակը: Գիտնականները դեռ միայն սկզբնաղբյուրում են հասկանալու, թե ինչ է մութ նյութը: Բայց կասկած չկա, որ դրա գրավիտացիոն ազդեցությունը մեծապես ազդել է Տիեզերքի զարգացման վրա:

Շատերին գրավում է բազմ տիեզերքի գաղափարը ՝ այլ տիեզերքներ, որոնք մեր հասանելիությունից դուրս են: Բայց շատ թաքնված աշխարհներ, որոնք մենք իսկապես հնարավորություն ունենք ուսումնասիրելու և հասկանալու, նույնքան գրավիչ են: Մեր տրամադրության տակ եղած ժամանակակից գաղափարներով և տեխնոլոգիաներով մենք մոտենում ենք այն պահին, երբ մութ նյութը կլինի վերջին սահմանը, կամ գոնե հաջորդ հուզիչ հայտնագործությունը:

Մութ նյութը տիեզերքի անիրականանալի էակ է: Սովորական նյութի պես, այն ձգողության միջոցով փոխազդում է շրջակա աշխարհի հետ ՝ միաժամանակ չթողնելով կամ կլանելով լույս: Աստղագետները գրանցում են դրա գրավիտացիոն ազդեցությունը, բայց դա ուղղակիորեն չեն տեսնում կամ զգում: Մութ նյութը կրում է հինգ անգամ ավելի շատ էներգիա, քան սովորական նյութը, սակայն նյութի հետ փոխազդեցությունը, որը կարելի է դիտել ուղղակիորեն, չափազանց թույլ է: Թերեւս ամեն վայրկյան յուրաքանչյուրիս միջով անցնում են միլիարդավոր մութ նյութերի մասնիկներ: Սակայն նրանց ներկայությունը ոչ ոք չի նկատում: Նույնիսկ միլիարդավոր մութ նյութի մասնիկներ աննշան ազդեցություն են թողնում մեզ վրա:

Դա պայմանավորված է նրանով, որ մութ նյութը բաղկացած չէ սովորական նյութից նույն նյութերից `ատոմներից կամ մեզ հայտնի այլ տարրական մասնիկներից, որոնց լույսի հետ փոխազդեցությունը պատասխանատու է այն ամենի համար, ինչ տեսնում ենք: Մութ նյութը իրականում մութ չէ, այն թափանցիկ է: Մութ իրերը կլանում են լույսը: Մեզ համար աննկատելի է թափանցիկ նյութը, ներառյալ այն, ինչը դժբախտություն ունեցավ «մութ» կոչվելու համար: Անհնար է մութ նյութ հավաքել նկուղում կամ ավտոտնակում:

Այնուամենայնիվ, վերջերս սցենարիստն ինձ հարցրեց մութ նյութի ուժը օգտագործելու հնարավորությունների մասին: Չնայած այն հուզմունքին, որը մեզ սովորաբար բերում են մութ բաները, բավական է դիտել բազմաթիվ գրքեր և ֆիլմեր, որոնց վերնագրերում այս բառը հայտնվում է: - մութ մատերիան ոչ ռազմավարական ուժի չար է, ոչ էլ շռայլ աղբյուր: Ոչ մեր սեփական ձեռքերով, ոչ էլ սովորական նյութից պատրաստված գործիքներով մենք չենք կարող հրթիռային զենք կամ մութ նյութից ծուղակներ պատրաստել: Այն գտնելն այլևս հեշտ գործ չէ: Նրա ներուժը օգտագործելը բոլորովին այլ պատմություն է:

Եկեք վերագրենք գրողի ցանկությունը փոխանցելու ցանկությունը դժբախտ ընտրված անունին, որի պատճառով, հավանաբար, մութ նյութն ավելի սպառնալից և հզոր է թվում, քան իրականում կա: Բայց մինչ մարդիկ չեն կարող տիրապետել մութ նյութի ուժին, տիեզերքը կարող է: Անկախ նրանից, մենք ճանաչում ենք դրա ներդրումը, թե ոչ, բայց - ինչպես անտեսանելի աշխատողները, որոնք կառուցել են բուրգեր, կամ մայրուղիներ, կամ մանրամասն հավաքել են էլեկտրոնային մեխանիզմներ, որոնք որոշիչ դեր են խաղացել քաղաքակրթության զարգացման մեջ - մութ նյութը մեծ նշանակություն ունի մեր տիեզերքի զարգացման համար: Եթե մեր համատեղ հետազոտությունը հաստատի առաջ քաշված վարկածները, մենք կարող ենք լավ կարողանալ ապացուցել, որ մութ նյութը նաև անուղղակիորեն ճանապարհ է բացել մեծ կաթնասունների և, հետևաբար, մարդկության առաջացման համար:

Սեւ անցք

Պալեոնտոլոգները, երկրաբաններն ու ֆիզիկոսները պարզել են, որ 66 միլիոն տարի առաջ տիեզերքից Երկիր մոլորակի վրա ընկել է առնվազն տասը կիլոմետր լայնությամբ օբյեկտ: Նա ոչնչացրեց ցամաքային դինոզավրերին և մոլորակի վրա գոյություն ունեցող այլ տեսակների երեք քառորդի հետ միասին: Մենք ենթադրում ենք, որ երբ Արևը անցնում է kyիր Կաթինի միջին հարթությամբ `աստղերի և պայծառ փոշու շերտ, որը կարելի է տեսնել պարզ գիշերային երկնքում, օբյեկտ, դրանով իսկ ստիպելով այս աղետալի ազդեցությունը - և գուցե ուրիշներին ՝ 30-35 միլիոն տարի ընդմիջումով:Մեր վարկածն այն է, որ մուգ նյութի ոչ ավանդական տեսակը փլուզվել է հաստ սկավառակի մեջ (նույնիսկ ավելի խիտ, քան kyիր Կաթինի սկավառակը), և այս սկավառակի գրավիտացիոն ազդեցությունը փոխել է գիսաստղերի հետագիծը, երբ նրանք անցնում էին Արեգակնային համակարգով:

Մեր կողմից առաջարկվող մութ նյութի հայեցակարգը տարբերվում է դրա բնույթի վերաբերյալ տարածված տեսակետներից: Թեև տեսանելի աշխարհն ունի բազմաթիվ տարբեր տեսակի մասնիկներ ՝ օրինակ ՝ քվարկներ և էլեկտրոններ, ֆոտոններ և գլյոններ, և այդ մասնիկները փոխազդում են տարբեր ուժերի միջոցով (էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ), ֆիզիկոսները սովորաբար այն կարծիքին են, որ բոլոր մութ նյութերը բաղկացած են մեկ տիպի մասնիկներ, որոնք հիմնականում փոխազդում են միայն ձգողության միջոցով: Ինչու՞ ենթադրել, որ կան նաև տարբեր տեսակի մութ նյութեր, և որ դրանցից առնվազն մեկն ունի իր փոխազդեցության սեփական ուժերը:

Եթե ենթադրենք, որ մութ նյութի մասնիկների նույնիսկ փոքր մասն է մութ էլեկտրամագնիսական ուժի միջոցով փոխազդում մութ նյութի այլ մասնիկների հետ, ապա այդ մութ նյութի մասնիկները պետք է նման կերպ վարվեն սովորական նյութի մասնիկների հետ, որոնք, ինչպես գիտենք, սառչում են գալակտիկայում, դանդաղ նվազեցնելով դրանց արագությունը և ձևավորել սկավառակ, որը նման է մեր kyիր Կաթինի տեսանելի սկավառակին: Meիր Կաթինում միլիարդ աստղերի շարժումը չափելով ՝ Գայա արբանյակը ստեղծում է մեր գալակտիկայի ձևի եռաչափ պատկեր, որն այսօր զգայուն է մութ մատերիայի սկավառակի գրավիտացիոն ազդեցության նկատմամբ:

Ինչպիսին էլ որ լինեն մուգ նյութի այս լրացուցիչ տիպի որոնման արդյունքները, մենք գիտենք, որ մութ նյութը կարևոր դեր է խաղացել տեսանելի տիեզերքի պատմության մեջ: Չնայած փոխազդեցությունների թուլությանը, մութ նյութի գրավիտացիոն ձգումը առաջացրել է տիեզերքում ցրված գալակտիկաներ և գալակտիկական կլաստերներ: Առանց մութ նյութի, աստղերը չէին հասնի իրենց ներկայիս չափին և այլ կերպ կբաշխվեին:

Մենք այստեղ չէինք լինի այս ամենը քննարկելու համար, առավել ևս ՝ հավաքելու Տիեզերքի էվոլյուցիայի ամբողջական պատկերը, եթե ոչ մութ մատերիայի համար, որը բավական ժամանակ է տրամադրում այն կառույցի ձևավորման համար, որը մենք այժմ դիտարկում ենք:

20 -րդ դարի ամենազարմանալի հայտնագործություններից մեկում ՝ Մեծ պայթյունից CMB- ի դիտարկումները ցույց տվեցին, որ երբ տիեզերքը ավազի հատիկի չափ էր, նրա խտության մեջ առկա էին փոքր շեղումներ: Այս փոքրիկ տատանումները `0,001% -ից պակաս, ի վերջո դարձան ձեր, իմ, գալակտիկաների և տիեզերքի բոլոր կառուցվածքների ծագումը: Մութ նյութը որոշիչ դեր խաղաց խտության այս փոքր շեղումները ամրապնդելու գործում և թույլ տվեց, որ այս տիեզերական կառույցները ձևավորվեն:

Նյութը, ի տարբերություն ճառագայթման, Տիեզերքի գոյության վաղ փուլերում կարող է դանդաղել և միանալ իրար: Ավելի մեծ խտություն ունեցող վայրերում գրավիտացիոն գրավչությունը հանգեցրեց նրան, որ նյութի որոշ տարածքներ փլուզվեցին ՝ դրանով իսկ ավելի մեծացնելով նյութի խտությունը և հանգեցնելով գալակտիկաների ձևավորմանը: Այսպիսով, տիեզերքն ավելի ու ավելի տարասեռ դարձավ, քանի որ նյութով հարուստ շրջաններն էլ ավելի հարստացան, իսկ աղքատներն ավելի աղքատացան: Նյութի համախմբումը շարունակվեց նյութի անընդհատ փլուզման պատճառով `հետադարձ դրական գործընթացում, որը սկզբնական շրջանում միատարր տիեզերքը վերածեց այն, ինչ ի վերջո կվերածվի տարբերակված գալակտիկաների, կլաստերների և աստղերի, որոնք մենք տեսնում ենք այսօր: Քանի որ մութ նյութի քանակը շատ ավելի մեծ է, քան սովորական նյութը, այս փլուզումը տեղի է ունեցել ավելի վաղ, քան եթե տիեզերքում միայն սովորական նյութ լիներ: Սա կարևոր է, քանի որ այն բավականաչափ ժամանակ է տվել այն կառուցվածքին, որին մենք այսօր տեսնում ենք:

Ակտիվ սև խոռոչ, ինչպես տեսնում է նկարիչը

Բայց մութ նյութը կարևոր դեր է խաղացել նաև մեկ այլ պատճառով:Նույնիսկ եթե դա Տիեզերքի էներգիայի հիմնական ձևը չէ, ճառագայթումը լվանում է սովորական նյութի խտության փոփոխությունները, ինչպես որ քամին հարթեցնում է ծովի ափին դրոշմված ավազոտ ուռուցքը: Տիեզերքի էվոլյուցիայի սկզբնական ճառագայթումը կարող է կանխել զուտ սովորական նյութից գալակտիկաների չափ օբյեկտների ձևավորումը:

Մութ նյութը կարող է անշեղորեն առաջացնել նման կառույցներ, քանի որ այն անձեռնմխելի է էլեկտրամագնիսական ճառագայթումից: Հետևաբար, մութ նյութը բավականին արդյունավետ լրացուցիչ նյութ տվեց սովորական նյութին ՝ ճանապարհ հարթելով գալակտիկաների և աստղային համակարգերի ձևավորման համար: Միայն «ավտոստոպով» `մութ նյութի հետ միասին, գալակտիկական մասշտաբի օբյեկտներ և աստղերի տարրեր կարող են ձևավորվել մեր Տիեզերքում: Երբ բավական մեծ տարածք փլուզվեց, մութ նյութը ձևավորեց մոտավորապես գնդաձև լուսապսակ, որի ներսում սովորական նյութի գազը կարող էր սառչել, կենտրոնանալ կենտրոնի մեջ և ի վերջո քայքայվել աստղերի մեջ:

Մութ նյութի և սովորական նյութի այս միաժամանակյա փլուզումը նաև օգնում է մութ մատերիայի որոնմանը: Չնայած մենք արտանետվող լույսի շնորհիվ տեսնում ենք աստղեր և գալակտիկաներ, բայց մութ նյութն էր, որն ի սկզբանե գրավեց տեսանելի նյութը ՝ այս կառույցները ձևավորելու համար: Այսպիսով, չնայած մենք ուղղակիորեն դիտում ենք միայն սովորական նյութը, կարող ենք վստահ լինել, որ երկու նյութերն էլ նույն տեղում են, և որ մութ նյութը մնում է տեսանելի նյութի շուրջ այս գնդաձև լուսապսակում: Այլ կերպ ասած, ինչ -որ իմաստով իմաստ ունի ճրագի տակ փնտրել մութ նյութ:

Մութ նյութը շարունակում է կարևոր դեր խաղալ տիեզերքում: Այն ոչ միայն նպաստում է գրավիտացիոն գրավչությանը, ինչը թույլ չի տալիս աստղերի ցրվելը, այլև վերադարձնում է մի քանի առարկա, որոնք գցվում են գերնոր աստղերի կողմից դեպի գալակտիկաներ: Մութ նյութն օգնում է պահպանել ծանր տարրերը, որոնք անհրաժեշտ են աստղերի հետագա ձևավորման և, ի վերջո, կյանքի համար:

Շատ մի անհանգստացեք «մութ» հասկացության կամ մութ մատերիայի բարձրագույն ուժերի հետ անխուսափելի բացասական կապերի մասին: Մութ նյութի մասնիկի կամ նույնիսկ այդ մասնիկների միլիարդների ազդեցությունը հեշտ է անտեսել: Այնուամենայնիվ, որոշակի տարածքում կուտակված բավականաչափ մեծ քանակությամբ մութ նյութի գրավիտացիոն ազդեցությունը էական ազդեցություն ունեցավ Տիեզերքի զարգացման վրա: Ինչպես մեր անտեսված միջավայրի այլ սուբյեկտները, այնպես էլ մութ նյութը էական նշանակություն ունի մեր աշխարհի համար և, ըստ մեր վերջին հետազոտությունների, գուցե անհրաժեշտ է եղել մարդկային կյանքի առաջացման համար:

Ես և իմ գործընկերները միայն ընկալման սկզբնաղբյուրում ենք, թե ինչ է մութ նյութը: Մութ նյութը տիեզերքում չի առանձնանում, այնպես որ Enterprise նավը չի կարողանա մեզ փոխանցել դրան, սակայն, ի տարբերություն այս տիեզերանավի, մութ նյութն իրական է: Այդուհանդերձ, ընթացիկ հետազոտությունները խոստանում են հաղթահարել մեր ֆիզիկական սահմանափակումները և ավելի լավ հասկանալ մութ նյութի անորսալի, բայց դեռ պոտենցիալ հասանելի աշխարհը:

Խորհուրդ ենք տալիս: