Taula de continguts:
2023 Autora: Kaylee MacAlister | [email protected]. Última modificació: 2023-05-21 07:59
Les partícules misterioses podrien obrir indirectament el camí a la humanitat i matar els dinosaures, escriu l'autor d'un article a La nova República. Els científics encara estan a l’origen d’entendre què és la matèria fosca. Però no hi ha dubte que la seva influència gravitatòria va influir molt en el desenvolupament de l’Univers.
Molts estan fascinats per la idea d’un multivers: altres universos fora del nostre abast. Però els molts mons ocults que tenim tenen l’oportunitat d’explorar i entendre són igual de fascinants. Amb les idees i les tecnologies modernes a la nostra disposició, ens apropem al moment en què la matèria fosca serà la frontera final, o almenys el proper descobriment emocionant.
La matèria fosca és una entitat esquiva a l’univers. Com la matèria ordinària, interactua amb el món circumdant a través de la gravetat, sense emetre ni absorbir llum. Els astrònoms registren la seva influència gravitatòria, però no la veuen ni la senten directament. La matèria fosca transporta cinc vegades més energia que la matèria ordinària, però les seves interaccions amb la matèria, que es poden observar directament, són extremadament febles. Potser milers de milions de partícules de matèria fosca passen per cadascun de nosaltres cada segon. Tot i això, ningú no se n’adona de la seva presència. Fins i tot milers de milions de partícules de matèria fosca tenen un efecte insignificant en nosaltres.
Això es deu al fet que la matèria fosca no consisteix en les mateixes substàncies que la matèria ordinària: àtoms o altres partícules elementals conegudes per nosaltres, la interacció de les quals amb la llum és responsable de tot el que veiem. La matèria fosca en realitat no és fosca, és transparent. Les coses fosques absorbeixen la llum. La matèria transparent, inclosa la que va tenir la desgràcia de ser anomenada "fosca", és imperceptible per a nosaltres. És impossible recollir matèria fosca en un soterrani o garatge.
Tot i això, recentment un guionista em va preguntar sobre les possibilitats d’utilitzar el poder de la matèria fosca. Tot i la il·lusió que ens provoquen les coses fosques, n'hi ha prou amb mirar els nombrosos llibres i pel·lícules en els títols dels quals apareix aquesta paraula. - La matèria fosca no és una font sinistra ni fastuosa de poder estratègic. Ni amb les nostres pròpies mans, ni amb eines fabricades amb matèria normal, no podem fabricar armes coets ni trampes a partir de matèria fosca. Trobar-lo ja no és una tasca fàcil. Aprofitar el seu potencial és una història completament diferent.
Atribuïm el desig de l’escriptor de deixar passar les il·lusions a un desafortunat nom triat, que a causa del qual, probablement, la matèria fosca sembla més amenaçadora i poderosa del que realment és. Però, tot i que els humans no poden dominar el poder de la matèria fosca, l’univers sí. Tant si en reconeixem la contribució com si no, però, com els treballadors invisibles que van construir piràmides o autopistes o van reunir detalladament mecanismes electrònics que van jugar un paper decisiu en el desenvolupament de la civilització, la matèria fosca té una gran importància per al desenvolupament del nostre cosmos. Si la nostra investigació conjunta confirma les hipòtesis plantejades, és possible que puguem demostrar que la matèria fosca també va obrir indirectament el camí a l’aparició de grans mamífers i, per tant, de la humanitat.
Forat negre
Paleontòlegs, geòlegs i físics han descobert que fa 66 milions d’anys un objecte d’almenys deu quilòmetres d’amplada va caure de l’espai a la Terra des de l’espai. Va destruir dinosaures terrestres i, juntament amb tres quartes parts d’altres espècies que existien al planeta. Hipotetitzem que a mesura que el Sol passa pel pla mitjà de la Via Làctia (una ratlla d’estrelles i pols brillant que es pot veure al cel clar de la nit), el sistema solar es va trobar amb un disc de matèria fosca, que va provocar el desplaçament d’una objecte, forçant així aquest impacte catastròfic - i potser d'altres amb un interval de 30-35 milions d'anys. La nostra hipòtesi és que un tipus de matèria fosca menys tradicional es va esfondrar en un disc gruixut (fins i tot més dens que el disc de la Via Làctia), i l’efecte gravitatori d’aquest disc va canviar la trajectòria dels cometes quan passaven pel sistema solar.
El concepte de matèria fosca proposat per nosaltres difereix de les opinions generalitzades sobre la seva naturalesa. Tot i que el món visible té molts tipus diferents de partícules (quarks i electrons, fotons i gluons, per exemple) i aquestes partícules interactuen a través de diferents forces (electromagnètiques, fortes i dèbils), els físics solen opinar que tota la matèria fosca es compon de un tipus de partícules que interactuen majoritàriament només a través de la gravetat. Per què no assumir que també hi ha diferents tipus de matèria fosca i que almenys una d’elles té les seves pròpies forces d’interacció?
Si suposem que fins i tot una petita fracció de partícules de matèria fosca interactua amb altres partícules de matèria fosca a través de la força electromagnètica fosca, aquestes partícules de matèria fosca haurien de comportar-se de manera similar a les partícules de matèria ordinària que, com sabem, es refreden a la galàxia, lentament baixar la seva velocitat i formar un disc, similar al disc visible de la nostra Via Làctia. Mesurant el moviment de mil milions d’estrelles a la Via Làctia, el satèl·lit Gaia crea una imatge en 3D de la forma de la nostra galàxia, que avui és sensible a la influència gravitatòria del disc de matèria fosca.
Qualsevol que sigui el resultat de la cerca d’aquest tipus addicional de matèria fosca, sabem que la matèria fosca ha jugat un paper important en la història de l’univers visible. Malgrat la debilitat de les interaccions, l'atracció gravitatòria de la matèria fosca ha format galàxies i cúmuls de galàxies disperses pel cosmos. Sense matèria fosca, les estrelles no haurien assolit la mida actual i s’haurien distribuït de manera diferent.
No estaríem aquí per debatre tot això, i menys encara per recollir una imatge holística de l’evolució de l’Univers, si no fos per la matèria fosca, que proporciona prou temps per a la formació de l’estructura que ara estem observant.
En un dels descobriments més sorprenents del segle XX, les observacions del CMB des del Big Bang van mostrar que quan l’univers tenia la mida d’un gra de sorra, hi havia petites desviacions a la densitat. Aquestes minúscules fluctuacions, inferiors al 0,001%, es van convertir en última instància en l’origen de vosaltres, jo, les galàxies i tota l’estructura de l’univers. La matèria fosca va jugar un paper determinant en el reforç d’aquestes petites desviacions de densitat i va permetre la formació d’aquestes estructures còsmiques.
La matèria, a diferència de la radiació, en les primeres etapes de l’existència de l’Univers podria ralentir-se i unir-se. L'atracció gravitatòria en llocs amb densitat més alta va provocar que algunes àrees de matèria es van esfondrar, augmentant així la densitat de la matèria i provocant la formació de galàxies. Així doncs, l’univers es va tornar cada cop més heterogeni, a mesura que les regions riques en matèria s’enriquien encara més i els pobres empobrien. L'agregació de la matèria va continuar a causa del col·lapse constant de la matèria en un procés de retroalimentació positiva que va transformar un univers inicialment homogeni en el que finalment es desenvoluparia en les galàxies, cúmuls i estrelles diferenciats que veiem avui. Com que la quantitat de matèria fosca és molt més gran que la quantitat de matèria ordinària, aquest col·lapse es va produir abans que si només hi hagués matèria ordinària a l'univers. Això és important perquè ha donat a l’estructura que veiem avui prou temps per créixer.
Un forat negre actiu vist per l’artista
Però la matèria fosca també ha tingut un paper important per una altra raó. Fins i tot si no és la principal forma d’energia de l’Univers, la radiació elimina els canvis en la densitat de la matèria ordinària, de la mateixa manera que el vent suavitza l’onatge sorrenc imprès a la vora del mar. La radiació primerenca de l’evolució de l’univers podria evitar la formació d’objectes de la mida de les galàxies a partir de matèria purament ordinària.
La matèria fosca podria generar aquestes estructures de manera constant perquè és immune a la radiació electromagnètica. En conseqüència, la matèria fosca va donar un començament addicional a la matèria ordinària i va obrir el camí a la formació de galàxies i sistemes estel·lars. Només fent "autoestop" juntament amb matèria fosca, es podrien formar objectes al nostre Univers objectes a escala galàctica i els rudiments de les estrelles. Quan es va col·lapsar una regió prou gran, la matèria fosca va formar un halo aproximadament esfèric, dins del qual el gas de la matèria ordinària es podia refredar, condensar-se al centre i, finalment, desintegrar-se en estrelles.
Aquest col·lapse simultani de matèria fosca i matèria ordinària també ajuda a la nostra cerca de matèria fosca. Tot i que veiem estrelles i galàxies gràcies a la llum emesa, era la matèria fosca la que originalment atreia la matèria visible per formar aquestes estructures. Per tant, tot i que observem directament només la matèria ordinària, podem estar segurs que les dues matèries estan presents als mateixos llocs i que la matèria fosca queda en aquest nimbe esfèric al voltant de la matèria visible. En altres paraules, en cert sentit, té sentit buscar matèria fosca sota el fanal.
La matèria fosca continua jugant un paper important a l’espai. No només promou l’atracció gravitatòria, que impedeix la dispersió de les estrelles, sinó que també retorna part de la matèria expulsada per les supernoves cap a les galàxies. Per tant, la matèria fosca ajuda a preservar els elements pesats que són necessaris per a la formació posterior d’estrelles i, finalment, per a la vida.
No us preocupeu massa per les inevitables associacions negatives amb la noció de "fosc" o els poders superiors de la matèria fosca. És fàcil ignorar l’efecte d’una partícula de matèria fosca (o fins i tot milers de milions d’aquestes partícules). No obstant això, la influència gravitatòria d'una quantitat suficientment gran de matèria fosca acumulada en una determinada àrea va tenir un impacte significatiu en el desenvolupament de l'Univers. Igual que altres entitats del nostre entorn ignorades per nosaltres, la matèria fosca és essencial per al nostre món i, segons la nostra investigació recent, pot ser que fos necessària per a l’aparició de la vida humana.
Els meus col·legues i jo només som a l’origen de la nostra comprensió de què és la matèria fosca. La matèria fosca no es distingeix a l’espai, de manera que la nau Enterprise no podrà transferir-nos-hi, però, a diferència d’aquesta nau espacial, la matèria fosca és real. Tot i això, la investigació en curs promet superar les nostres limitacions físiques i entendre millor l’esquivador, però potencialment accessible món de la matèria fosca.