Может ли темная материя породить «темную жизнь»?

24 Февраля 2018, Илья Хель 32

Подавляющее большинство массы в нашей Вселенной невидимо. И на протяжении уже довольно долгого времени физики пытаются понять, чем является эта неуловимая масса. Если она состоит из частиц, есть надежда, что Большой адронный коллайдер сможет произвести частицу темной материи или же космический телескоп увидит красноречивую гамма-лучевую сигнатуру столкновения частиц темной материи. Пока же ничего нет. И эта проблема заставляет физиков-теоретиков размышлять над новыми идеями.

В 2017 году известный физик-теоретик Лиза Рэндалл заглянула в одну из самых невероятных возможностей темной материи. Гипотетических, конечно. Вместо того чтобы рассматривать темную материю как частицу определенного типа, она допустила, что темная материя может состоять из целого семейства частиц, из которых создаются темные звезды, темные галактики, темные планеты и, возможно, темная жизнь. Химия темной вселенной могла бы быть такой же богатой и разнообразной, как наша собственная «обычная химия».

Но не все так просто.

Проблема темной материи

Наша Вселенная — удивительное, хоть и непонятное место.

За последние несколько десятилетий мы пришли к осознанию того, что 84,5% вещества во Вселенной невозможно увидеть. Учитывая его довольно неуклюжее прозвище «темной материи», это вещество пребывает в состоянии, в котором оно не взаимодействует с «обычной» материей. Как и темная энергия, эти штуки «темные», потому что мы их не понимаем.

Если на моем столе сейчас лежит кусок темной материи, я об этом никогда не узнаю. Кусок темной материи вообще как таковой не может лежать на моем столе. Он провалится через стол, и пол, и земную кору, устремится в гравитационный колодец в ядре нашей планеты. Или же он улетучится в космос непостижимым образом. Темная материя настолько слабо взаимодействует с чем-либо, что этот кусок просто провалится через обычную материю, будто ее нет.


В небольших масштабах гравитационное проявление темной материи ничтожно, но на космологических расстояниях присутствие темной материи определенно ощущается — ее можно наблюдать косвенным образом по ее гравитационному воздействию на скопления галактик и ее влиянию на вращение галактик. Мы знаем, что она существует, просто не видим.

И мы не знаем, что это такое. Можем только догадываться.

Обычная материя — она же барионная материя — взаимодействует посредством электромагнитных, гравитационных, сильных и слабых сил. Эти силы передают энергию и наделяют всю материю структурой. Темная материя, с другой стороны, обычно рассматривается как аморфное облако «вещества», которое не может взаимодействовать посредством электромагнитных, слабых или сильных сил. Следовательно, предполагается, что темная материя «небарионная». Небарионная материя может выявить свое присутствие только гравитационно.

Ведущим кандидатом в поиске темной материи является WIMP, слабо взаимодействующая массивная частица. Как следует из названия вимпа, эта гипотетическая частица не взаимодействует с нормальной материей — поэтому она не барионная.

Установленные космологические модели прогнозируют, что темная материя — будь она в форме вимпов или «аксионов», допустим — наделяет нашу Вселенную структурой и обычно упрощенно называется «клеем», который держит нашу Вселенную в целом.

Наблюдая за вращением галактик, астроном Вера Рубин заметила, что большая часть материи в галактиках не наблюдаема. Виден лишь небольшой процент — звезды, газ и пыль; остальное прячется в огромном, но невидимом гало темной материи. Будто наша видимая плеяда обычной материи — просто колпак на огромном колесе темной материи, которое простирается далеко за пределы того, что мы можем видеть.

В недавно опубликованной (в 2013 году) Рэндалл и ее коллегами работе был представлен более комплексный вид темной материи. Согласно их представлению, гало темной материи нашей галактики не состоит из одного лишь типа аморфной массы небарионной материи.

«Кажется очень странным предполагать, что вся темная материя состоит лишь из одного типа частиц», пишет Рэндалл. «Непредвзятый ученый не должен допускать того, что темная материя не будет настолько же разнообразной, как наша обычная материя».

Богатая «теневая Вселенная»?

Подобно тому, как наша видимая Вселенная управляется Стандартной моделью физики — хорошо проверенной семейкой частиц (включая небезызвестный бозон Хиггса) и сил, может ли в темном галактическом гало функционировать богатая и разнообразная модель частиц и сил темной материи?

Это исследование следует логике, предполагая наличие богатого разнообразия неизвестной физики в темном секторе вселенной — назовем ее «теневой вселенной» — которая существует параллельно нашей собственной и обладает всеми сложностями, которые может предложить наша видимая вселенная.

Астрофизики ранее предполагали, что в нашей древней вселенной могут существовать «темные звезды» — звезды, состоящие из темной материи — и по сей день. Если это так, рассуждает Рэндалл, возможно, могут сформироваться и «темные планеты». И если существует семейство частиц темной материи, управляемых силами, развернутыми в темном секторе, может ли это привести к появлению сложной химии? А к жизни?

Впрочем, если параллельно нашей вселенной существует «темная» или «теневая» жизнь, можете забыть о том, что мы сможем ее засечь.

Теневая жизнь останется в тени

Кажется заманчивым использовать эту гипотезу для объяснения всех повседневных загадок или даже паранормальных заявлений, которые не может оспорить или подтвердить наука. Что, если «призраки» или необъяснимые «огни в небе» — это выходки темных созданий, живущих в изнанке всего сущего?

Хотя для сериала или фильма такая логика вполне бы подошла, эти темные создания жили бы в теневой вселенной, которая совершенно несовместима с обычным веществом. Их частицы и силы не имели бы никакого влияния в нашей вселенной. Вы могли бы читать эти строки, сидя на пеньке в темном лесу, и никогда об этом не узнали бы.

Но поскольку мы сосуществуем с этой теневой вселенной в одном пространстве-времени — без лишних измерений или мультивселенных — можно передать только один сигнал.

Гравитационные волны были открыты только в 2016 году, и первое обнаружение этой ряби в пространстве-времени было вызвано столкновением черных дыр. Кажется вполне возможным, что гравитационные волны могут быть зафиксированы и в темном секторе, но только самые мощные космические события в темном секторе могут быть зафиксированы на нашем конце провода.

В общем, мы почти наверняка никогда не докажем существование милых существ из темной материи, но Рэндалл отмечает важный момент. Когда мы задумываемся об источнике темной материи, мы обязаны выходить за рамки наших предрассудков; темный сектор может представлять собой сложное семейство частиц и сил темной материи, которые находятся за пределами того, что мы способны представить.

32 комментария Оставить свой

  1. Kvazar666

    Если посчитать первую космическую скорость на границе сферы радиусом 50000 св. лет и массой в 800 миллиардов солнечных масс (1,6*10^42 кг) то получим МИНИМАЛЬНУЮ скорость для кругового движения вокруг центра галактики в 475 км/с, но Солнце движется со скоростью 220 км/с и это при том, что внутренние области должны вращаться быстрее внешних, так как плотность распределена не равномерно с преобладанием в центре, что-то тут уже не сходится, точнее ге сходится, если пртнтмать в расчет ТМ.

    • pupsikizada

      Kvazar666, Будте чуть приземленнее. Рассчитайте лучше, через сколько лет у вас там уже ВВП достигнет уровня правления Януковича.

    • allexxic

      Kvazar666, А вот если распределить равномерно по диску галактики черные дыры (которых мы не видим просто), то вся эта "каша" будет вращаться вокруг мнимого центра галактики, а не центра масс в середине. И скорости на периферии будут выше, и не придется называть излишнюю массу темной материей.

    • asya.klyachina

      Kvazar666, Вы получили min круговую скорость, которая была 50000 лет назад.

  2. Baksov

    И эта проблема заставляет физиков-теоретиков размышлять над новыми идеями.
    _______________________________________________________________________________________
    Страдают бедные теоретики. Мне их жаль, ведь им так тяжело. Давит на них тёмная материя, да так, что мочи нет терпеть.

  3. lorkur

    а может дело в других измерениях ? там прячется невидимая масса

    • toge

      lorkur, солидарен, в 5-м свернутом измерении все дело, нам 3х мерным (+время) не дано ее найти

  4. Niko Ar

    Темная материя взаимодействует с обычной только гравитационно. И вполне допустимо, что частицы темной материи взаимодействуют между собой иным образом (т.е. имеется что-то вроде «темного электромагнитного», «темного сильного», «темного слабого» взаимодействия). Но в таком случае, теория, объединяющая гравитацию с иными типами взаимодействия, должна также объединять и темные виды взаимодействия. Т.е. должны существовать условия, при которых осуществляется не гравитационное взаимодействие темной и обычной материй, из чего следует возможность перехода темной материи в обычную и обратно.

    • Wfladimir

      Niko, Вакуум взаимодействует с веществом и энергией, в обысных условиях, только через радиоволны - электромагнитное излучение.
      Это свойство вакуума - быть тёмной материей вблизи огромного количества массивных тел, проявляющих многообъёмную гравитацию.

      • Shurin

        Wfladimir, Поскольку темной материи гораздо больше нежели нашей "светлой", то неизвестно еще какой представляемся мы для темножителей, если таковые вообще существуют.

  5. Wfladimir

    Может ли неизвестно что родить неизвестно что - жизнь!

  6. Lurker

    Переходи к нам на темную сторону... У нас есть печеньки ;)

    • pepsi7

      Lurker, Точно)) Темная сторона Силы

  7. macss

    "Темная материя" впервые упоминается в Библии, как "Твердь Небесная".
    Так как эта адская смесь состоит из Вещества и Антивещества в
    жидком виде, то это самое твердое прозрачное вещество на
    свете, один кубический сантиметр которой весит более 10 тонн.
    Наша Галактика состоит из оболочки Пространства/времени
    и "темной материи" заполняющей весь объем Галактики.
    Каждый атом нашего тела - это то, что когда-то давным давно
    было "темной материей". Все подробности на Яндекс;
    " Дотронуться до нашей Галактики"!

    • Wfladimir

      macss, Мракобес
      Пшёл на...уй отсель.

    • Wfladimir

      macss, Библию в жопу себе засунь.

      • PROVOCATOR

        Wfladimir, Ты же говорил, что верующий..
        Отрёкся уже?))

  8. triodpentod

    таки да, потом новая жизнь.
    небелковая.
    и гоголя нашли перевернувшимся.
    очнулся, а поздняк метаться.
    итак у всех, вот ужас то.
    а мужики то не знают.

  9. Pavel.Vorobev

    Ни тёмной материи, ни тёмной энергии не существует.
    Это просто попытка описать найденное несоответствие наблюдений с существующей теорией.
    С начала, чтобы объяснить скорость вращения звёзд в галактиках, добавили им массу. За тем, чтобы скомпенсировать ускоренное расширение вселенной, выдумали тёмную энергию.
    А ведь суть в необходимости пересмотра понятия гравитации, так как несоответствия не могут быть объяснены ни тёмной материей ни тёмной энергией и искать эту материю глупо, но прибыльно...
    Профессор Эрик Верлинде (Erik Verlinde) ближе всех подошел к этой проблеме почитайте, если интересно.
    https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D0%B5,_%D0%AD%D1%80%D0%B8%D0%BA

  10. Pavel.Vorobev

    Очень жаль учёных, которые в действительности верят в тёмную материю и энергию не рассматривая альтернативы.
    Через 2 - 3 года их ждёт разочарование и горечь за зря потраченные годы.
    Другое дело, когда они зарабатывают на этом... чисто бизнес! Однако это дурно пахнет.

    • PUNCK

      Pavel.Vorobev, +100500 Спасибо сударь! , как глоток чистого воздуха, последнее время тут редко появляется человек разумный.

  11. Xinorbit

    зачем придумывать себе новые проблемы и задачи, когда вы, нубоученые на простые то даже вопросы не можите ответить?
    Почему нельзя просто смириться, что пространство в космосе заполнено вакуумом, это ни чего, это просто пустота!
    нет, надо придумать что то, чего ни как нельзя проверить, и обязательно это будет темное!
    бред. небылица.

  12. mikuse99

    если при каких-то обстоятельствах темная материя может воздействовать на "нашу материю" значит мы тоже можем как-то на нее воздействовать! создать машину для воздействия на нее какими-то вибрациями для возбуждения и бесконечный кладезь энергии у нас в кармане, главное во время достижения этих целей не взорвать нашу галактику)

  13. Bodei

    смириться с тем,"что пространство в космосе заполнено вакуумом, это ни чего, это просто пустота!" не получится хотя бы потому, что в космосе распространяются волны ( свет, радио и т.д. и т.п.) А волна распространяется только в чем то. И вот этого чего то никак не найдут.))) Вот и выдумывают всякое...
    По мне, так не было никакого взрыва, и вселенная не расширяется и не сужается... Она самоорганизуется. Точнее- самоорганизуется материя, составляющая вселенную. И это происходит постоянно и поэтапно. К примеру- " наша" вселенная( то есть материя, которую мы можем на данный момент как то изучать) состоит из организованной материи. а вот тот самый вакуум, и есть материя неорганизованная, но стремящаяся самоорганизоваться( проще- собраться в вещество). А составляющими вещества( то что мы называем атомами ,ядрами протонами, и т.д.) являются галактики и солнечные системы предыдущего этапа. Размеры их настолько малы для нас( их галактика это для нас- частица микромира), и расстояния между ними настолько ( сравнительно) огромны, что их невозможно как то визуализировать. Соответственно и наша солнечная система является частицей еще неорганизованной материи( но стремящейся, к организации( мы же куда то летим))) для следующего этапа организации.

  14. Pavel.Vorobev

    Профессор Эрик Верлинде (Erik Verlinde) в своей недавней статье предложил механизм расчёта количества кажущейся темной материи из распределения и объёма барионной материи.
    Правда эти расчёты для симметричных размеров, но открывается грандиозная возможность просчитать все процессы формирования вселенной с первых пикосекунд до настоящего времени и далеко в будущее.
    Напомню, что тёмной материи как субстанции не существует - это эффекты на в суб-Хабловских масштабах порождённые барионной материей. Предложенная теория не противоречит ОТО, квантовой механике и объясняет экспериментальные данные. Основа пространства - это запутанность, барионное вещество отличается от вакуума плотностью энергии и организованной структурой, а вакуум имеет такие свойства как упругость, пластическая деформация, голографическая память. Это всё обеспечивает запутанность, как на планковском уровне так и на уровне вселенной в целом.
    Пора систематизировать полученные знания и здесь необозримое поле для исследователей.
    А заниматься темной материей - непростительная растрата жизненной энергии.

  15. yogan777

    А мне кажется, темная материя - это "гравитационная тень" из параллельной вселенной. Знаете, как наглядно показывают действие гравитации? На батут кладут шар от боулинга, он его продавливает, а вокруг него запускают бильярдный шар?
    А если под этим батутом, ниже на 3 см натянуть еще один параллельный батут (мир)? Шар от боулинга искривит и нижний, хоть лежит на верхнем) Получается, гравитация (искривление) есть, а массы нет. Где я ошибаюсь? Теория струн, либо М-теория такое домускает?

    • Pavel.Vorobev

      yogan777, Всё проще и прозаичней.
      Пространство вокруг нас искривляется (подобно батуту), но оно трёхмерно и искривление – это изменение плотности энергии, а соответственно и объёма. Там, где больше материи (энергии) плотность выше, а объём меньше, это порождает гравитацию.
      А так как само пространство имеет свойства упругости, вязкости и голографической памяти (которые проявляются на расстояниях от десятков до тысяч световых лет), в нём аналогично аморфным средам (типа стекла или смолы) возникают напряжения (как в смеси нескольких веществ с различным коэффициентом теплового расширения, при нагреве) и эти напряжения вызывают дополнительное искривление пространства, которое эквивалентно проявлениям темной материи, а на масштабах вселенной и тёмной энергии. А что касается пространства, оно замкнуто и бесконечно (ближе всего для понимания сфера) и, следовательно, не может взаимодействовать гравитационно ни с какими другими параллельными мирами, не вплетёнными в её ткань.

  16. Static

    Концентрация тёмной материи регулирует сжатие пространства. Но чем ниже плотность сетки Хиггса тем достежимей некоторая существенная доля скорости света для скорости остальной более тяжёлой материи кроме фотонов

    • Pavel.Vorobev

      Static, Тёмной материи нет. А с остальным согласен.

  17. Static

    Открытый бозон Хиггса уже темная материя, если учёные найдут несколько частиц используя ту же или несколько большую энергию сталкивания в колайдере, то понятие темная материя расширется. Вполне возможно что для обнаружения новой частицы необходимо заменить детекторы и методы сбора информации.

  18. Pavel.Vorobev

    Открытый бозон Хиггса, это не тёмная материя.
    Это квант поля Хиггса, а поле Хиггса по сути само пространство.
    Мне жаль титанических усилий на поиск "тёмной материи в тёмной комнате тем более, что её там нет" .

  19. RED SHUHOV

    А приплюсовать грав силу ненайденных объектов к галактической гравитации и вуаля, все встанет на свои места)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.