Tenk på alt som finnes i universet. Gigantiske romovner som vår sol. Gassgiganter, ved siden av hvilken planeten vår bare vil være en dverg. Rader med asteroider som kjører gjennom tom plass. Fjern stjerner tusenvis av lysår unna. Alt dette er mindre enn 5% av universets masse. Hvor er resten? Dette er fremdeles et mysterium. Det gigantiske universet vårt kunne ha dannet seg med partikler av mørk materie som vi ikke en gang hadde hatt muligheten til å observere. Forskere prøver å bevise sin eksistens, og med dem eksistensen av "mørke stjerner".
Det er ett element som kan utgjøre så mye som 25% av universet. Vi kan ikke føle eller se det. Det samhandler ikke med lys. Den består ikke engang av byggesteinene vi er vant til - elektroner og protoner inne i atomer som utgjør all materie.
Dette er "mørk materie", og forskere har prøvd å forstå hva det er i flere tiår. Den teoretiske astrofysiker Katherine Freese er en av dem som jakter på disse mystiske livets klosser. For tretti år siden førte teorien hennes om et usynlig lim som bidro til å forme universet til bygging av underjordiske partikkelakseleratorer over hele jorden, som maskinene på CERN. Hva leter de etter? Disse partiklene kalles wimps (WIMPs), og ifølge Freese kunne stjerner laget av dette spøkelsesaktige materialet hjulpet kosmos til å danne milliarder av år siden.
Wimps (svakt samvirke massive partikler) er store partikler som ikke samvirker med elektromagnetiske krefter. Dette gjør dem "mørke" - de kan ikke observeres ved hjelp av de elektromagnetiske sensorene som mennesker har brukt for å kartlegge universet de siste hundre årene.
Men takket være teorien om supersymmetri - som innebærer at hver kjente partikkel har en "antimateriell" ekvivalent - er det et gap i vårt nåværende partikkelatlas, og WIMPS kan fylle dette gapet perfekt. De er overalt, men de etterlater ingen spor fordi de er motvillige til å samhandle med de vanlige partiklene rundt seg.
"Vel, hvis vi tar alle gjenstandene i hverdagen vår - kroppen din, stolen som den sitter på, luften som puster, veggene rundt oss, legger planetene, legger stjernene til - alt dette er laget av atomer som vi forstår, men alt dette atomstoffet utgjør bare 5% av universet vårt - fem prosent! Derfor er det ytterligere 95% som vi trenger å forstå. Og det er her mørk materie og mørk energi kommer inn. Når de passerer gjennom deg - milliarder av partikler hvert sekund - merker du det ikke, fordi det svake samspillet er veldig svakt, skjer ingenting."
Salgsfremmende video:
Hvordan finner du det du ikke har noen måte å se?
“En god analogi for mørk materie er vind. Vi ser det ikke, det er usynlig, og likevel er vi sikre på at det eksisterer fordi bladene ruster. Det samme er tilfelle med mørk materie. Vi ser at det drar ting sammen … det er materie, noe som betyr at det føles tyngdekraft. Hun koser seg sammen og drar ting sammen. Vi vet at det eksisterer av denne grunn, men vi vet ikke hva det består av."
Hvis wimps eksisterer - og Freese er sikker på at de gjør det - burde de dukket opp like etter Big Bang.
Freese utforsket denne teorien med andre astrofysikere Paolo Gondolo ved University of Utah og Doug Spoliar ved University of Stockholm i Sverige. De søkte etter de første "mørke stjernene" som dannet seg i de første dagene av universet.
Til tross for navnet, var disse eldgamle stjernene blendende - de levde på utslettelsen av mørk materie. Og noen av dem kunne leve i de fjerne hjørnene av universet og strålende strålende.
"Mørke stjerner startet med de samme massene som Solen, men kunne vokse seg større og større til de ble en masse millioner av soler og milliarder ganger lysere."
”Det neste store teleskopet, James Webb romteleskopet, en forlengelse av det berømte Hubble romteleskopet, vil kunne finne mørke stjerner. Ved å gjøre dette vil vi ikke bare finne en helt ny type stjerner, som allerede er overraskende i seg selv, men vi vil også bevise at de lever av WIMP-er. Så problemet blir løst av seg selv."
Og det kan utgjøre enden for en av de vanskeligste utfordringene i moderne vitenskap. Forskere har prøvd å løse problemet med mørk materie siden 1930-tallet, men antydninger til dets eksistens dukket opp lenge før det.
"Da folk studerte solens bevegelse og planetene rundt dem, skjønte de at de sentrale planetene beveger seg ganske raskt, men jo lenger fra sentrum, jo saktere er bevegelsen," sier Freese.
"Så de tenkte, ok, dette er Newtons lover, vi kjenner dem, dette er naturlovene, la oss se på større strukturer - galakser og galakse klynger."
“Men det var ikke det de fant: De fant ut at når du beveger deg fra sentrum av galaksen, beveger alt seg med samme hastighet. Det var ganske rart."
Freese mener at stjernene og planetene vi ser på nattehimmelen er kulminasjonen av en lang reaksjonskjede som begynte med disse svakt samvirke partiklene. Og hun sier at uten partikler av mørk materie, kunne ikke universet blitt hva det er. "Strukturene vi lever i, galakser og galakse klynger, kunne ikke ha dannet seg hvis mørk materie ikke hadde dannet det kosmiske nettet vi lever i."
”Det vil si at først mørk materie kom sammen, og deretter dannede vanlige atomer, nøytroner og protoner og så videre, sammen med mørk materie protogalakser, som førte til utseendet på galakser, planeter og stjerner. Men for å begynne å danne denne strukturen, er mørk materie nødvendig."
ILYA KHEL
