חלקיקים מסתוריים יכולים לסלול בעקיפין את הדרך לאנושות - ולהרוג דינוזאורים, כותב כותב מאמר ב"הרפובליקה החדשה ". מדענים עדיין נמצאים רק במקורות ההבנה של מהו חומר אפל. אך אין ספק שהשפעת הכבידה שלו השפיעה רבות על התפתחות היקום.
רבים מוקסמים מהרעיון של רב -יקום - יקומים אחרים מעבר להישג ידינו. אבל העולמות הנסתרים הרבים שיש לנו הזדמנות לחקור ולהבין מרתקים לא פחות. עם הרעיונות והטכנולוגיות המודרניים העומדים לרשותנו, אנו מתקרבים לרגע בו החומר האפל יהיה הגבול הסופי - או לפחות הגילוי המרגש הבא.
חומר אפל הוא ישות חמקמקה ביקום. בדומה לחומר רגיל, הוא מתקשר עם העולם הסובב באמצעות כוח הכבידה, תוך שהוא אינו פולט או סופג אור. אסטרונומים רושמים את השפעת הכבידה שלה, אך אינם רואים או חשים אותה ישירות. חומר אפל נושא יותר פי חמישה אנרגיה מחומר רגיל, אך יחסי הגומלין שלו עם החומר, אותם ניתן לצפות ישירות, הם חלשים ביותר. אולי מיליארדי חלקיקי חומר אפל עוברים בכל אחד מאיתנו בכל שנייה. עם זאת, אף אחד לא שם לב לנוכחותם. אפילו למיליארדי חלקיקי חומר אפל יש השפעה זניחה עלינו.
הסיבה לכך היא שחומר אפל אינו מורכב מאותם חומרים כמו חומר רגיל - אטומים או חלקיקים אלמנטריים אחרים המוכרים לנו, שהאינטראקציה שלהם עם האור אחראית לכל מה שאנו רואים. חומר אפל אינו בעצם אפל - הוא שקוף. דברים אפלים סופגים אור. החומר השקוף, כולל זה שסבל היה לקרוא לו "אפל", אינו מורגש עבורנו. אי אפשר לאסוף חומר אפל במרתף או במוסך.
עם זאת, תסריטאי שאל אותי לאחרונה בנוגע לאפשרויות השימוש בכוח החומר האפל. למרות ההתרגשות שדברים אפלים בדרך כלל גורמים לנו, מספיק להסתכל על הספרים והסרטים הרבים שבכותרות שהמילה הזו מופיעה עליהם! - החומר האפל אינו מקור מרושע ולא מפואר של כוח אסטרטגי. לא במו ידינו ולא בכלים העשויים מחומר רגיל, איננו יכולים לייצר נשק טילים או מלכודות מחומר אפל. למצוא את זה כבר לא משימה קלה. מיצוי הפוטנציאל שלו הוא סיפור אחר לגמרי.
בואו נייחס את רצונו של הכותב להעביר חשיבה משאלה לשם מצער שנבחר, שבגללו כנראה חומר אפל נראה מאיים ועוצמתי יותר מכפי שהוא באמת. אך בעוד שבני אדם אינם יכולים לשלוט בכוח החומר האפל, היקום יכול. בין אם אנו מכירים בתרומתה ובין אם לאו, אך - בדומה לעובדים בלתי נראים שבנו פירמידות, או כבישים מהירים, או הרכיבו מנגנונים אלקטרוניים בפירוט ששיחקו תפקיד מכריע בהתפתחות הציוויליזציה - לחומר האפל יש חשיבות רבה להתפתחות הקוסמוס שלנו. אם המחקר המשותף שלנו יאשר את ההשערות שהועלו, ייתכן שנוכל להוכיח שחומר אפל סלל בעקיפין גם את הדרך להופעתם של יונקים גדולים ולכן האנושות.
חור שחור
פליאונטולוגים, גיאולוגים ופיסיקאים גילו שלפני 66 מיליון שנה נפל חפץ ברוחב של לפחות עשרה קילומטרים מהחלל לכדור הארץ מהחלל. הוא השמיד דינוזאורים יבשתיים, ויחד עם שלושה רבעים ממינים אחרים שהיו קיימים על פני כדור הארץ. אנו משערים שכאשר השמש עוברת במישור האמצעי של שביל החלב - רצף של כוכבים ואבק בהיר שניתן לראות בשמי הלילה הצלולים - מערכת השמש פגשה בדיסק של חומר אפל, שהניע את עקירתו של מרחוק רחוק אובייקט, ובכך לאלץ את ההשפעה הקטסטרופלית הזו - ואולי אחרות עם מרווח של 30-35 מיליון שנים.ההשערה שלנו היא שסוג פחות מסורתי של חומר אפל התמוטט לדיסק עבה (צפוף אפילו יותר מדיסק של שביל החלב), וההשפעה הכבידה של הדיסק הזה שינתה את מסלול השביטים כשהם עוברים במערכת השמש.
מושג החומר האפל המוצע על ידינו שונה מהדעות הרווחות על טיבו. בעוד שבעולם הגלוי יש סוגים רבים ושונים של חלקיקים - קווארקים ואלקטרונים, פוטונים וגלונים, למשל - וחלקיקים אלה מתקשרים באמצעות כוחות שונים (אלקטרומגנטיים, חזקים וחלשים), פיסיקאים בדרך כלל סבורים שכל החומר האפל מורכב חלקיקים מסוג אחד שרובם מתקשרים רק באמצעות כוח הכבידה. מדוע לא להניח שישנם גם סוגים שונים של חומר אפל וכי לפחות לאחד מהם יש כוחות אינטראקציה משלו?
אם נניח שאפילו חלק קטן מחלקיקי החומר האפל יש אינטראקציה עם חלקיקי חומר אפל אחר באמצעות כוח אלקטרומגנטי כהה, אזי חלקיקי החומר האפל צריכים להתנהג באופן דומה לחלקיקים של חומר רגיל, אשר כידוע לנו להתקרר בגלקסיה, לאט. להוריד את מהירותם וליצור דיסק, בדומה לדיסק הנראה של שביל החלב שלנו. מדידת תנועת מיליארד כוכבים בשביל החלב, הלוויין של גאיה יוצר תמונה תלת מימדית של צורת הגלקסיה שלנו, שהיום רגישה להשפעת הכבידה של הדיסק של החומר האפל.
לא משנה מה תוצאות החיפוש לסוג נוסף של חומר אפל, אנו יודעים כי חומר אפל מילא תפקיד חשוב בהיסטוריה של היקום הנראה. למרות חולשת האינטראקציות, משיכת הכבידה של חומר אפל יצרה גלקסיות ואשכולות גלקסיות המפוזרות ברחבי היקום. ללא חומר אפל, כוכבים לא היו מגיעים לגודלם הנוכחי והיו מופצים אחרת.
לא היינו כאן כדי לדון בכל זה, שלא לדבר על לאסוף תמונה הוליסטית של התפתחות היקום, אם לא לחומר אפל, המספק מספיק זמן להיווצרות המבנה שאנו צופים בו כעת.
באחת התגליות המדהימות ביותר של המאה ה -20, תצפיות על ה- CMB מהמפץ הגדול הראו שכאשר היקום היה בערך בגודל של גרגר חול, היו סטיות זעירות בצפיפותו. התנודות הזעירות האלה - בפחות מ- 0.001% - הפכו בסופו של דבר למקור שלך, אני, גלקסיות וכל המבנה ביקום. החומר האפל מילא תפקיד מכריע בחיזוק הסטיות הקטנות הללו בצפיפות ואיפשר למבנים קוסמיים אלה להיווצר.
החומר, בניגוד לקרינה, בשלבים המוקדמים של קיומו של היקום עלול להאט ולהיצמד. משיכת הכבידה במקומות בעלי צפיפות גבוהה יותר הובילה לכך שחלקים מסוימים של החומר קרסו, ובכך הגדילו עוד יותר את צפיפות החומר והובילו להיווצרות גלקסיות. אז היקום נהיה יותר ויותר הטרוגני, כאשר האזורים העשירים בחומר התעשרו עוד יותר, והעניים נעשו עניים יותר. צבירת החומר נמשכה עקב קריסה מתמדת של חומר בתהליך משוב חיובי שהפך יקום הומוגני בתחילה למה שיתפתח בסופו של דבר לגלקסיות, אשכולות וכוכבים מובחנים שאנו רואים כיום. מכיוון שכמות החומר האפל גדולה בהרבה מכמות החומר הרגיל, התמוטטות זו התרחשה מוקדם יותר מאשר אם היה רק חומר רגיל ביקום. זה חשוב מכיוון שזה נתן למבנה שאנו רואים כיום מספיק זמן לצמוח.
חור שחור פעיל כפי שראה האמן
אבל החומר האפל מילא תפקיד חשוב גם מסיבה אחרת.גם אם זו לא צורת האנרגיה העיקרית ביקום, הקרינה שוטפת את השינויים בצפיפות החומר הרגיל, בדיוק כמו שהרוח מחליקה את הנפיחה החולית המוטבעת על שפת הים. קרינה מוקדמת בהתפתחות היקום יכולה למנוע היווצרות אובייקטים בגודל גלקסיות מחומר רגיל בלבד.
חומר אפל יכול לייצר מבנים כאלה בהתמדה מכיוון שהוא חסין לקרינה אלקטרומגנטית. כתוצאה מכך, החומר האפל נתן למעשה חומר רגיל התחלה נוספת, וסלל את הדרך להיווצרות גלקסיות ומערכות כוכבים. רק על ידי "טרמפים" יחד עם חומר אפל, אובייקטים בקנה מידה גלקטי וראשי הכוכבים יכולים להיווצר ביקום שלנו. כאשר אזור גדול מספיק התמוטט, החומר האפל יצר הילה כדורית בערך, שבתוכה גז החומר הרגיל יכול להתקרר, להתעבות למרכז, ולבסוף להתפרק לכוכבים.
קריסה סימולטנית זו של חומר אפל וחומר רגיל מסייעת גם בחיפוש אחר חומר אפל. למרות שאנו רואים כוכבים וגלקסיות הודות לאור הנפלט, היה זה חומר אפל שבמקור משך חומר גלוי ליצירת מבנים אלה. לכן, למרות שאנו מתבוננים ישירות רק בחומר רגיל, אנו יכולים להיות בטוחים כי שני החומרים נמצאים באותם המקומות וכי חומר אפל נשאר בהילה הכדורית הזו סביב חומר גלוי. במילים אחרות, במובן מסוים, הגיוני לחפש חומר אפל מתחת למוצב הפנס.
החומר האפל ממשיך לשחק תפקיד חשוב בחלל. הוא לא רק מקדם משיכה כבידתית, שמונעת מהכוכבים להתפזר, אלא גם מחזירה חלק מהחומר שנפלט על ידי סופרנובות בחזרה לגלקסיות. החומר האפל עוזר אפוא לשמר את האלמנטים הכבדים הדרושים להמשך יצירת הכוכבים ולבסוף לכל החיים.
אל תדאג יותר מדי מהאסוציאציות השליליות הבלתי נמנעות עם הרעיון של "אפל" או הכוחות הגבוהים של החומר האפל. קל להתעלם מההשפעה של חלקיק חומר אפל - או אפילו מיליארדי חלקיקים אלה. עם זאת, להשפעת הכבידה של כמות מספיקה של חומר אפל שהצטבר באזור מסוים הייתה השפעה ניכרת על התפתחות היקום. בדומה לגופים אחרים בסביבתנו שהתעלמו עלינו, חומר אפל הוא חיוני לעולמנו ועל פי המחקר האחרון שלנו, ייתכן שהיה נחוץ להופעת חיי אדם.
אני ועמיתי הם רק מקור ההבנה שלנו מהו חומר אפל. חומר אפל אינו נבדל בחלל, ולכן ספינת האנטרפרייז לא תוכל להעביר אותנו אליה - אולם בניגוד לחללית זו, חומר אפל הוא אמיתי. עם זאת, מחקר מתמשך מבטיח להתגבר על המגבלות הפיזיות שלנו ולהבין טוב יותר את העולם החמקמק, אך הפוטנציאלי הנגיש של חומר אפל.
