Mørkt stof — den mystiske og inert stof i Universet. Dets gravitationelle effekter forklare rotation af galakser, bevægelse af klynger og stor-skala struktur i Universet. Men på en mindre skala sin alt for lille til at påvirke bevægelsen af solsystemet, stoffet af Jorden eller oprindelsen og udviklingen af mennesket. I dette tilfælde er tyngdekraften, der giver det mørke stof er helt afgørende for de rå ingredienser, der udgør et liv som vores, og med planeter som Jorden. Uden mørke stof Universet ville ikke være liv.
Stjerner producerer 100% af det lys, som vi ser i Universet, men kun 2% af sin vægt. Når vi ser på bevægelsen af galakser, hobe og andre ting, finder vi, at mængden af gravitationel masse, der vejer tungere end stjernernes masse, op til 50 gange. Ville du tror, at andre typer af almindeligt stof kan forklare denne forskel. I sidste ende fandt vi masser af andre typer af stof i Universet, ikke tælle stjerner:
- resterne af stjerner, som hvide dværge, neutronstjerner og sorte huller;
- asteroider, planeter og andre objekter, hvis massen er for lille til at være stjerner;
- neutral gas i galakser, og rummet mellem dem;
- støv, der blokerer lys, og tåget regioner;
- ioniseret plasma, som mange i den intergalaktiske medium.
Alle disse former for almindeligt stof, eller af stof, som oprindeligt bestod af de samme ting, som vi er: protoner, neutroner og elektroner, der bidrager. Gas og plasma-især bidrager med mere end summen af alle stjernerne i Universet. Men selv hvis du tilføje op alle disse komponenter sammen, får vi kun 15-17% af den samlede mængde af stoffet, som er nødvendige til forklaring af tyngdekraften. For resten af den bevægelse, hvad vi ser, vi har brug for en form for stof, som ikke kun er forskellige fra protoner, neutroner og elektroner, men ikke svarer til nogen kendt partikel af Standard modellen. Vi har brug for en form af mørkt stof.
En lille gruppe videnskabsmænd modsætning til at tilføje en usynlig kilde af masse, men for at ændre tyngdekraften. I sådanne modeller er der problemer, herunder undladelse af at gengive den fulde sæt af observationer, herunder bevægelse af de enkelte galakser i hobe, den kosmiske baggrundsstråling, og den gruppe af galaksehobe, og kæmpe plads netværk, der er observeret stor-skala struktur i Universet. Der er også en anden vigtig brik i beviser, som indikerer eksistensen af mørkt stof. Du vil blive overrasket, men det er vores eksistens.
Du vil måske blive overrasket over, at vi har brug for mørkt stof til at forklare astrofysiske fænomener som galaksers rotation, bevægelse klynger og deres sammenstød, men også til at forklare livets oprindelse.
For at forstå hvorfor, du er nødt til at huske på, at universet begyndte varm og tæt tilstand — Big Bang — når alt var i form af en i det væsentlige ensartet hav en separat, gratis, højenergi-partikler. Som køling og udvidelse af Universet blev dannet protoner, neutroner og den letteste kerner (brint, helium og deuterium, og et lille lithium), men intet mere. Først efter ti eller hundredvis af millioner af år siden, sagen brudt sammen i tætte nok regioner til at danne stjerner, og endelig galakser.
Alt dette ville være sket, selv om en smule anderledes, med mørkt stof eller uden. Men at de elementer, der er nødvendige for liv, der er opdrættet i overflod af kulstof, ilt, kvælstof, fosfor og svovl — de har brug for til at smelte i kernerne af de mest massive stjerner i Universet. Vi er hverken varmt eller koldt; at de dannede den faste planeter, organiske molekyler og liv, er de først nødt til at smide de tunge atomer i det interstellare rum, hvor de bliver stjerner næste generationer. Dette kræver en supernova-eksplosion.
Vi har set disse eksplosioner i stor detalje, og ved, i særdeleshed af, hvor hurtigt materialet skubbes ud fra stjerner i deres død-rales: tusindvis af kilometer per sekund. (Resterne af den supernova Cas-En dumping materiale med en hastighed på 5000 og endda 14 500 km/s!). Selv om dette tal kan synes små, især i forhold til lysets hastighed, så glem ikke, at vores egen stjerne roterer i mælkevejen med en hastighed på 220 km/s. Hvis Solen kredsede mindst tre gange hurtigere, vi ville have været uden den tyngdepåvirkning af vores galakse, vi ville have smidt ud.
Resterne af en supernova, der kaster tungere ting, men takket være den kraftfulde tyngdepåvirkning af en diffus, aflange mørke stof halo vi vil holde de fleste af denne masse i vores egen galakse. Over tid, vil stoffet vende tilbage til sin normale rige normalt stof regioner, vil danne en neutral molekylære skyer, og vil danne grundlag for de efterfølgende generationer af stjerner, planeter og, mest interessant, økologisk molekylære kombinationer.
Dog uden den ekstra attraktion af en massiv mørkt stof halo omkring i galaksen, og den store mængde af materiale slynges ud fra en supernova, ville for evigt have forladt galaxy. Det vil altid flyde i den intergalaktiske medium, men vil aldrig blive en del af fremtidige generationer af stjerne systemer. I et Univers uden at mørkt stof vi vil have stjerner og galakser, men planeten vil kun være gas giganter, ingen solid verdener, ingen væske, vand og liv, ville ikke eksistere. Uden rigelige mængder af tunge grundstoffer, der er leveret af generationer af massive stjerner, af livet på grundlag af de molekyler ville ikke have nogensinde.
Det viser sig, at en massiv mørkt stof halo omkring vores galakse, hvilket gav mulighed for liv, der er baseret på kulstof, der vælger deres hjem Land — eller nogen andre — er at takke for alt dette. Som vi dykke dybere ind i de principper, der er i Universet, kan vi forstå, at mørkt stof er absolut nødvendigt for fremkomsten af liv. Uden det ville der være kemi, komplekse elementer, biologi, faste planeter, liv og os.
Det mørke stof er nødvendigt for fremkomsten af liv
Ilya Hel