Karanlık maddeye dayalı yaşam mümkün mü?

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Evrenimizdeki kütlenin büyük çoğunluğu görünmezdir. Ve oldukça uzun bir süredir fizikçiler bu anlaşılması zor kütlenin ne olduğunu anlamaya çalışıyorlar. Parçacıklardan yapılmışsa, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın bir karanlık madde parçacığı üretebileceği veya uzay teleskobunun karanlık madde çarpışmalarının anlamlı bir gama ışını imzasını göreceği umut ediliyor. Şimdiye kadar hiçbir şey yok. Ve bu problem teorik fizikçileri yeni fikirler üzerinde düşünmeye sevk ediyor.

2017 yılında, ünlü teorik fizikçi Lisa Randall, karanlık maddenin en inanılmaz olasılıklarından birini inceledi. Elbette varsayımsal. Karanlık maddeyi belirli bir parçacık türü olarak ele almak yerine, karanlık maddenin karanlık yıldızları, karanlık galaksileri, karanlık gezegenleri ve muhtemelen karanlık yaşamı oluşturan bütün bir parçacık ailesinden oluşabileceğini varsayıyordu. Karanlık evrenin kimyası, bizim "düzenli kimyamız" kadar zengin ve çeşitli olabilir. Ama her şey o kadar basit değil.

karanlık madde sorunu

Evrenimiz anlaşılmaz olsa da şaşırtıcı bir yer.

Son birkaç on yılda, Evrendeki maddenin %84,5'inin görülemeyeceğini anladık. Oldukça garip olan "karanlık madde" takma adı göz önüne alındığında, bu madde "normal" madde ile etkileşime girmediği bir durumdadır. Karanlık enerji gibi, bu şeyler “karanlık” çünkü onları anlamıyoruz.

Eğer şimdi masamda bir parça karanlık madde varsa, bundan asla haberim olmayacak. Genel olarak bir karanlık madde parçası masamın üzerinde duramaz. Masanın üzerinden düşecek, zemin ve yer kabuğu, gezegenimizin çekirdeğindeki yerçekimi kuyusuna girecek. Yoksa anlaşılmaz bir şekilde uzayda kaybolacak. Karanlık madde herhangi bir şeyle o kadar zayıf etkileşir ki, bu parça sanki yokmuş gibi sıradan maddenin içinden geçer.

Küçük bir ölçekte, karanlık maddenin kütleçekimsel tezahürü önemsizdir, ancak kozmolojik mesafelerde karanlık maddenin varlığı kesinlikle hissedilir - gökada kümeleri üzerindeki yerçekimi etkisi ve gökadaların dönüşü üzerindeki etkisiyle dolaylı olarak gözlemlenebilir. Var olduğunu biliyoruz, sadece görmüyoruz.

Ve ne olduğunu bilmiyoruz, sadece tahmin edebiliriz

Sıradan madde - aka baryonik madde - elektromanyetik, yerçekimi, güçlü ve zayıf kuvvetler aracılığıyla etkileşime girer. Bu kuvvetler enerjiyi aktarır ve tüm maddelere yapı verir. Öte yandan karanlık madde, genellikle zayıf veya güçlü, elektromanyetik kuvvetlerle etkileşime giremeyen amorf bir "madde" bulutu olarak görülür. Bu nedenle, karanlık maddenin "baryonik olmayan" olduğu varsayılır. Baryonik olmayan madde varlığını ancak kütleçekimsel olarak ortaya çıkarabilir.

Karanlık madde arayışında önde gelen aday, zayıf etkileşimli büyük bir parçacık olan WIMP'dir. WIMP adından da anlaşılacağı gibi, bu varsayımsal parçacık normal madde ile etkileşime girmez - bu nedenle baryonik değildir.

Yerleşik kozmolojik modeller, karanlık maddenin - örneğin WIMP'ler veya "aksyonlar" biçiminde olsun - Evrenimize bir yapı kazandırdığını ve genellikle basitçe Evrenimizi bir bütün olarak tutan "tutkal" olarak adlandırıldığını tahmin ediyor.

Gökbilimci Vera Rubin, gökadaların dönüşünü gözlemleyerek, gökadalardaki maddenin çoğunun gözlemlenebilir olmadığını fark etti. Yalnızca küçük bir yüzde görünür - yıldızlar, gaz ve toz; geri kalanlar ise devasa ama görünmez bir karanlık madde halesi içinde saklanır. Sanki sıradan maddeden oluşan görünür galaksimiz, görebildiğimizin çok ötesine uzanan devasa bir karanlık madde çarkının üzerindeki bir başlık gibi.

Yakın zamanda yayınlanan bir makalede (2013) Randall ve meslektaşları daha karmaşık bir karanlık madde biçimi sundular. Onlara göre, galaksimizin karanlık madde halesi, baryonik olmayan maddenin yalnızca bir tür amorf kütlesinden oluşmuyor.

Randall, "Tüm karanlık maddenin sadece bir tür parçacıktan oluştuğunu varsaymak çok garip görünüyor" diye yazıyor. "Tarafsız bir bilim adamı, karanlık maddenin normal maddemiz kadar çeşitli olmasına izin vermemelidir."

Zengin bir "gölge evren" mi?

Tıpkı görünür evrenimizin Standart Fizik Modeli tarafından -kanıtlanmış bir parçacık ailesi (kötü şöhretli Higgs bozonu dahil) ve kuvvetler tarafından yönetilmesi gibi, zengin ve çeşitli bir karanlık madde parçacıkları ve kuvvetleri modeli, karanlık bir galaktik hale içinde işlev görebilir mi?

Bu araştırma, kendi evrenimize paralel olarak var olan ve görünür evrenimizin sunduğu tüm karmaşıklıklara sahip olan evrenin karanlık sektöründe - hadi buna "gölge evren" diyelim - bilinmeyen fiziğin çok çeşitli olduğunu varsayma mantığını takip ediyor.

Astrofizikçiler daha önce "karanlık yıldızların" - karanlık maddeden yapılmış yıldızların - antik evrenimizde bu güne kadar var olabileceğini öne sürmüştü. Randall, eğer öyleyse, belki de "karanlık gezegenlerin" oluşabileceğini savunuyor. Ve eğer karanlık sektörde konuşlandırılan kuvvetler tarafından kontrol edilen bir karanlık madde parçacıkları ailesi varsa, bu karmaşık kimyanın ortaya çıkmasına neden olabilir mi? Ve hayata?

Ancak evrenimize paralel “karanlık” ya da “gölge” yaşam varsa, onu tespit edebileceğimizi unutabilirsiniz.

Gölge hayat gölgelerde kalacak

Bu hipotezi, bilimin tartışamayacağı veya destekleyemeyeceği tüm günlük gizemleri ve hatta paranormal iddiaları açıklamak için kullanmak cazip görünüyor. Ya “hayaletler” ya da açıklanamayan “gökyüzündeki ışıklar” her şeyin arkasında yaşayan karanlık yaratıkların maskaralıklarıysa?

Bu mantık bir dizi ya da film için iyi olsa da, bu karanlık yaratıklar sıradan maddeyle tamamen uyumsuz, karanlık bir evrende yaşayacaktı. Onların parçacıklarının ve kuvvetlerinin evrenimizde hiçbir etkisi olmazdı. Karanlık bir ormanda bir ağaç kütüğünün üzerinde oturarak bu satırları okuyabilir ve bundan asla haberdar olamazsınız.

Ancak bu gölge evrenle aynı uzay-zamanda - gereksiz boyutlar veya çoklu evren olmadan - birlikte var olduğumuz için sadece bir sinyal iletilebilir.

Yerçekimi dalgaları ancak 2016 yılında keşfedildi ve bu dalgalanmaların uzay-zamandaki ilk tespiti karadeliklerin çarpışmasından kaynaklandı. Karanlık sektörde yerçekimi dalgalarının algılanabilmesi oldukça olası görünüyor, ancak telimizin ucunda yalnızca karanlık sektördeki en güçlü kozmik olaylar algılanabilir.

Sonuç olarak, sevimli karanlık madde yaratıklarının varlığını neredeyse kesinlikle asla kanıtlayamayacağız, ancak Randall önemli bir noktaya dikkat çekiyor. Karanlık maddenin kaynağını düşündüğümüzde önyargılarımızın ötesine bakmalıyız; karanlık sektör, hayal edebileceğimizin ötesinde karmaşık bir karanlık madde parçacıkları ve güçleri ailesi olabilir.