Wszechświat, w którym żyjemy
21.04.2024
Czy tzw. Ciemna materia tworzy lustrzany świat?
Co, jeśli Dark Matter, czyli tzw. Ciemna Materia tworzy lustrzane odbicie naszego, barionowego świata? Jak sugeruje nowa teoria, może to wyjaśniać, dlaczego dark matter wydaje się być tak powszechna we Wszechświecie, a jednocześnie niewidzialna .
Ciemna materia to według obowiązującej aktualnie teorii tajemnicza substancja o nieznanym składzie, dominująca skład materii, z której składa się Wszechświat. Według szacunkowych obliczeń, na każdy 1 kg. Normalnej, barionowej materii, przypada 5 kg materii ciemnej (dark matter). Jedyny sposób w jaki nauka może wykryć jej istnienie, polega na badaniu wpływu grawitacyjnego, jaki wywiera ona na materię normalną, znaną nam ze świata „codziennego”. Ciemna materia wpływa grawitacyjnie na ruchy gwiazd w galaktykach, oraz na wzrost tzw. wielkich struktur galaktycznych. Gdyby nie ten wpływ, gwiazdy poruszałyby się po zupełnie innych trajektoriach, a zjawisko powstawania wielkich superstruktur przebiegałoby inaczej.
Aby to wyjaśnić, naukowcy zaproponowali teorię, według której istnieje ukryty związek pomiędzy ciemną a normalną materią. Według tej teorii, każda fizyczna interakcja przebiegająca w świecie normalnej materii ma swój lustrzany odpowiednik w świecie materii ciemnej. To zakładałoby istnienie nowego rodzaju symetrii w naturze, łączącej te dwa światy.
Jak twierdzą naukowcy, w świecie normalnej materii, proton i neutron mają prawie identyczną masę, co pozwala im tworzyć silne połączenia i tworzyć stabilne atomy. Gdyby protony były tylko trochę cięższe od neutronów, w ciągu kilku minut rozpadłyby się, uniemożliwiając powstanie atomów. W tym wyimaginowanym scenariuszu, wszechświat składałby się z morza swobodnych neutronów. I to właśnie te swobodne neutrony mogą być tym, co dzisiaj nauka bierze za ciemną materię.
To jest oczywiście tylko teoria, ale biorąc pod uwagę, że nasza oficjalna wiedza na temat Ciemnej Materii jest bliska zeru, pewnie warto ją mieć na uwadze.
Co wy sądzicie na ten temat, drodzy Czytelnicy?
Krzysztof Więckiewicz
03.01.2023
"Ciemne" tajemnice Wszechświata - Dark Energy and Dark Matter.
Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że to wszystko co możemy zaobserwować we Wszechświecie i co dociera do naszych zmysłów jako promieniowanie w paśmie optycznym, to zaledwie około 5% tego, z czego składa się Wszechświat. To, co dociera do nas w postaci danych z teleskopów astronomicznych od ziemskich po kosmiczne cuda techniki jak Hubble lub JWST dotyczy wyłącznie tych pięciu procent tzw. "materii barionowej", składającej się z podstawowych cegiełek takich jak protony, neutrony i elektrony. To spore uproszczenie, bo struktura tych cząstek jest bardzo skomplikowana, ale w przybliżeniu odpowiada prawdzie - wszystko to, co widzimy, co nas otacza, oraz to z czego sami się składamy, to zaledwie niecałe 5% masy i energii jaka posiada Wszechświat.
To zadziwiające, że pozostałych 95% nie możemy ani zobaczyć, ani zbadać i jedyne co możemy zrobić, to obserwować wpływ jaki te dwie siły, czyli Dark Energy oraz Dark Matter wywierają na pozostałe 5% materii Kosmosu.
Ciemna Energia (Dark Energy) jest jak podejrzewają naukowcy, odpowiedzialna za rozszerzanie się Wszechświata. Ta energia stanowi ok. 70% energii (równoważnej masie) całego Kosmosu i działa odwrotnie niż znana nam grawitacja. Powoduje, że Wszechświat cały czas się rozszerza, powiększając objętość jego obserwowalnej części. Co jest poza nią, stanowi wyłącznie przedmiot naukowych spekulacji.
Jeśli idzie o Ciemną Materię (Dark Matter) to oddziałowuje ona na znaną nam materię barionową grawitacyjnie, ale jej struktura jest nieznana. Stanowi ona ok. 25% masy całego Wszechświata. Są różne hipotezy na to z czego się składa, ale faktem jest, że nie można jej zaobserwować inaczej, niż poprzez badanie jej wpływu grawitacyjnego na znane nam obiekty jak gwiazdy, galaktyki, grupy galaktyk, obłoki gazowe i inne ciała kosmiczne.
Te dwie składowe otaczającego nas Kosmosu to największa zagadka, przed jaką stoi dzisiaj kosmologia, astronomia, astrofizyka i wszystkie inne dziedziny zajmujące się budową struktury i ewolucją Wszechświata. To prawdziwe wyzwanie dla naszej nauki i klucz do poznania tajemnicy, której na razie nie znamy.
CDN
Krzysztof Więckiewicz
22.02.2022
Czarne Dziury - śmietniki entropii
Jednym z założeń badaczy zajmujących się teorią czarnych dziur jest hipoteza, że w ich wnętrzu znajduje się coś, co nazywają osobliwością, (singularity). Tworzy ona w jądrze czarnej dziury nieskończenie głęboką studnię grawitacyjną (gravitational well), uniemożliwiającą ucieczkę światła. Jako osobliwość określa się punkt, w którym gęstość zdegenerowanej materii jest nieskończenie duża, a jego rozmiar nieskończenie mały, czyli w założeniu równy zeru. To ryzykowne założenie, bo w naturze nie może raczej występować coś o parametrach określanych nieskończonością. Wielu twierdzi, że to tylko matematyczna sztuczka na określenie w równaniach czegoś, co jest bardzo duże albo bardzo małe, ale nie wiadomo do końca jak duże i jak małe.
Ostatnio pojawiły się sugestie, że ową osobliwość, budzącą z powodu związanej z nią nieskończoności tak duże kontrowersje, należałoby zastąpić czymś, co zostało określone mianem jądra Plancka i jest związane na poziomie wymiarowym ze znaną i powszechnie akceptowaną przez naukę stałą, zwaną długością Plancka. Określa ona najmniejszą możliwą długość, na jaką można podzielić przestrzeń, przy założeniu znanej prędkości światłą c oraz stałej grawitacyjnej G. Jest to odległość w przybliżeniu 100 trylionów razy mniejsza od średnicy protonu.
W takim ujęciu, czarna dziura nie byłaby już dziurą z osobliwością tworzącą nieskończenie głęboki tunel grawitacyjny, przedstawiany w uproszczeniu na rysunkach jako wirujący i pochłaniający wszystko lej, lecz raczej czarną gwiazdą, posiadającą tunel grawitacyjny o wymiernej głębokości, proporcjonalnej do jej masy. Taka gwiazda dla zewnętrznego obserwatora wyglądałaby jak czarna dziura, ale miałaby zupełnie inne właściwości. Nie powstał by wokół niej horyzont zdarzeń i dzięki temu, światło miałoby możliwość ucieczki od takiej gwiazdy, a efektem towarzyszącym tej ucieczce byłoby tzw. zmęczenie fotonów, powodujące bardzo duże przesunięcie ich widma w kierunku podczerwieni, czyli wspomniany już red shift,
Twórcy tej teorii sugerują również, że te przesunięte w kierunku podczerwieni fotony, ze względu na swoją długość fali mierzoną w latach świetlnych, byłyby niewidoczne i mogłyby stanowić główne źródło cząstek określanych mianem ciemnej materii (dark matter).
To nowa i bardzo interesująca hipoteza. Przemawia do wyobraźni dużo bardziej, niż ta zawierająca w sobie określoną nieskończonością osobliwość. Ale oczywiście, jest tylko hipotezą, bo w nauce o otaczającym nas Wszechświecie, jest bardzo mało rzeczy, których możemy być całkowicie pewni. Paradoksalnie, im więcej się o nim dowiadujemy, tym bardziej poszerza się sfera naszej niewiedzy. Może to dlatego Kosmos jest dla nas tak interesującym obiektem badań.
CDN
Krzysztof Wieckiewicz
21.12.2021
Paradoks czasu i czarne dziury
Wszechświat w którym żyjemy, to ogromny kawał czasoprzestrzeni i warto przynajmniej starać się choć trochę zrozumieć istniejące w nim proporcje. Często używane określenie czasoprzestrzeń sugeruje, że składa się ona z trójwymiarowej przestrzeni i czasu, traktowanego jako niezależny od niej czynnik, istniejący obok niej i biegnący z ustaloną prędkością bez względu na sąsiedztwo. Nic bardziej mylnego. Czas bez przestrzeni, lub w przestrzeni idealnie pustej, w której nie ma zupełnie nic, nie istnieje.
Trudno sobie oczywiście wyobrazić przestrzeń idealnie pustą, bo w naszym Wszechświecie coś takiego nie występuje, ale gdybyśmy założyli, że to możliwe i że gdzieś poza naszym horyzontem zdarzeń jest takie miejsce, całkowicie puste i pozbawione jakichkolwiek informacji, to możemy być pewni, że pojęcie czasu nie ma tam żadnego sensu.
Czas w ogólnym ujęciu to miara zmian, jakie zachodzą w jakimś środowisku. W naszym przypadku, tym środowiskiem jest Wszechświat i to wszystko z czego on się składa. Czas płynie tylko tam, gdzie się coś dzieje i gdzie zachodzą nieustanne zmiany jednych form energii w drugie, a jego wektor jest zawsze skierowany w jedną stronę – w stronę przyszłości. I właśnie charakter tych zmian najlepiej oddaje miara, jaką jest czas.
Czynnikiem zapewniającym istnienie zmian napędzających motor ewolucji jest we Wszechświecie entropia, czyli dążenie od stanów zorganizowanych do chaosu. Dopóki ona rośnie, a rosnąć zgodnie z drugim prawem dynamiki musi, dopóty pojęcie czasu ma sens, a czas nie przestanie upływać.
Ale nawet śmierć cieplna Wszechświata nie jest jeszcze ostatecznym kresem czasu. Dopiero całkowity rozpad materii na podstawowe elementy, nie podlegające już dalszym zmianom bez dopływu energii z zewnątrz, może upływ czasu zatrzymać. Gdzie nie ma zmian, nie ma czego mierzyć, a pojęcie czasu traci w takich warunkach jakikolwiek sens.
CDN...
Krzysztof Więckiewicz