Materi gelap adalah substansi paling misterius dan lembam di alam semesta. Efek gravitasinya menjelaskan rotasi galaksi, pergerakan kluster, dan struktur berskala terbesar di seluruh alam semesta. Tapi dalam skala yang lebih kecil, itu terlalu kecil untuk mempengaruhi pergerakan tata surya, materi bumi, atau asal mula dan evolusi manusia. Meski begitu, gravitasi yang disediakan materi gelap sangatlah penting untuk bahan mentah yang membentuk kehidupan seperti kita dan planet seperti Bumi. Tanpa materi gelap, tidak ada kehidupan sama sekali di alam semesta.
Bintang menghasilkan 100% cahaya yang kita lihat di alam semesta, tetapi hanya 2% dari massanya. Saat kita melihat gerakan galaksi, gugus, dan lainnya, kita menemukan bahwa jumlah massa gravitasi lebih banyak daripada massa bintang sebanyak 50 kali lipat. Orang akan mengira bahwa jenis materi biasa lain dapat menjelaskan perbedaan ini. Bagaimanapun, kami menemukan banyak jenis materi lain di alam semesta selain bintang:
- sisa-sisa bintang seperti katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam;
- asteroid, planet, dan objek lain, yang massanya terlalu kecil untuk menjadi bintang;
- gas netral dalam galaksi dan ruang di antara mereka;
- debu yang menghalangi cahaya dan daerah berkabut;
- plasma terionisasi, yang melimpah di media intergalaksi.
Semua bentuk materi biasa ini - atau materi yang awalnya terdiri dari hal-hal yang sama dengan kita: proton, neutron, dan elektron - berkontribusi. Gas dan plasma, khususnya, berkontribusi lebih dari jumlah semua bintang di alam semesta. Tetapi bahkan jika kita menjumlahkan semua komponen ini, kita hanya mendapatkan 15-17% dari jumlah total materi yang dibutuhkan untuk menjelaskan gravitasi. Untuk sisa gerak yang kita lihat, kita memerlukan bentuk materi yang tidak hanya berbeda dari proton, neutron, dan elektron, tetapi juga tidak sesuai dengan partikel Model Standar yang diketahui. Kami membutuhkan semacam materi gelap.
Video promosi:
Sekelompok kecil ilmuwan menentang penambahan semacam sumber massa yang tak terlihat, tetapi karena mengubah hukum gravitasi. Model seperti itu mengalami kesulitan, termasuk ketidakmampuan untuk mereproduksi rangkaian pengamatan lengkap, termasuk pergerakan galaksi individu dalam cluster, latar belakang gelombang mikro kosmik, tabrakan cluster galaksi, dan jaringan kosmik raksasa dari struktur skala besar yang diamati di Alam Semesta. Ada juga bukti penting lainnya yang menunjukkan keberadaan materi gelap. Anda akan terkejut, tapi inilah keberadaan kami.
Ini akan mengejutkan Anda bahwa kita tidak hanya membutuhkan materi gelap untuk menjelaskan fenomena astrofisika seperti rotasi galaksi, pergerakan cluster dan tumbukannya, tetapi juga untuk menjelaskan asal mula kehidupan.
Untuk memahami alasannya, Anda perlu mengingat bahwa Semesta dimulai dengan keadaan panas dan padat - Big Bang - ketika segala sesuatu berada dalam bentuk lautan partikel berenergi tinggi yang terpisah, bebas, dan praktis homogen. Saat Semesta mendingin dan mengembang, proton, neutron, dan inti paling ringan (hidrogen, helium, deuterium, dan sedikit litium) terbentuk, tetapi tidak ada yang lain. Hanya puluhan atau ratusan juta tahun yang lalu materi ini runtuh menjadi wilayah yang cukup padat untuk membentuk bintang dan, akhirnya, galaksi.
Semua ini akan terjadi, meskipun dengan cara yang sedikit berbeda, dengan atau tanpa materi gelap. Tetapi agar unsur-unsur yang diperlukan bagi kehidupan untuk berkembang biak dalam kelimpahan - karbon, oksigen, nitrogen, fosfor, belerang - mereka harus dilebur di inti bintang paling masif di alam semesta. Itu membuat kita tidak panas atau dingin; untuk membentuk planet padat, molekul organik, dan kehidupan, pertama-tama mereka harus membuang atom-atom berat ini ke medium antarbintang, di mana mereka akan kembali menjadi bintang, sudah pada generasi berikutnya. Ini membutuhkan ledakan supernova.
Kami menyaksikan ledakan-ledakan ini dengan sangat detail dan mengetahui, khususnya, seberapa cepat bahan ini terlontar dari bintang-bintang saat kematiannya: pada ribuan kilometer per detik. (Sisa-sisa supernova Cas A mengeluarkan material dengan kecepatan 5000 dan bahkan 14.500 km / s!). Meskipun angka ini mungkin tampak kecil, terutama mengingat kecepatan cahaya, ingatlah bahwa bintang kita sendiri mengorbit di Bima Sakti dengan kecepatan hanya 220 km / s. Jika Matahari berotasi setidaknya tiga kali lebih cepat, kita sudah berada di luar tarikan gravitasi galaksi kita - kita akan terlempar keluar.
Sisa-sisa supernova mengeluarkan materi yang lebih berat, tetapi berkat tarikan gravitasi yang kuat dari halo materi gelap yang memanjang dan menyebar, kita akan menahan sebagian besar massa ini di dalam galaksi kita sendiri. Seiring waktu, materi akan kembali ke wilayah normal yang kaya akan materi normal, membentuk awan molekul netral, dan menjadi dasar bagi generasi bintang, planet, dan yang paling menarik, kombinasi molekul organik.
Tetapi tanpa daya tarik tambahan dari halo materi gelap masif yang mengelilingi galaksi, sebagian besar materi yang terlontar dari supernova akan meninggalkan galaksi selamanya. Itu akan selalu mengapung di lingkungan antar galaksi, tetapi tidak akan pernah menjadi bagian dari sistem bintang generasi mendatang. Di alam semesta tanpa materi gelap, kita akan memiliki bintang dan galaksi, tetapi planet hanya akan menjadi raksasa gas, tidak akan ada dunia padat, juga tidak ada air cair dan kehidupan. Tanpa kelimpahan unsur berat yang dipasok oleh generasi bintang masif, kehidupan berbasis molekuler tidak akan pernah ada.
Ternyata halo masif materi gelap yang mengelilingi galaksi kita, yang memungkinkan munculnya kehidupan berbasis karbon, yang memilih Bumi sebagai rumahnya - atau yang lainnya - patut disyukuri untuk semua ini. Saat kami mempelajari lebih dalam dan lebih dalam tentang prinsip-prinsip alam semesta, kami memahami bahwa materi gelap mutlak diperlukan untuk munculnya kehidupan. Tanpanya, tidak akan ada ilmu kimia, unsur kompleks, biologi, planet padat, kehidupan - dan kita.
ILYA KHEL
