Η σκοτεινή ύλη στο Σύμπαν είναι ακριβώς ό,τι χρειάζεται για τη ζωή

Πηγή: NewScientist, 4 Δεκεμβρίου 2008

Δεν είναι μόνο η φύση της σκοτεινής ύλης ένα μυστήριο - ακόμη και η αναλογία της είναι ανεξήγητη. Αλλά αν το δικό μας σύμπαν είναι ένα από τα πολλά πιθανά σύμπαντα, τουλάχιστον αυτό το αίνιγμα μπορεί να εξηγηθεί.

Η συνολική ποσότητα της σκοτεινής ύλης - η αθέατη ουσία που είναι η πλειονότητα της μάζας όλου του Κόσμου - είναι πενταπλάσια έως εξαπλάσια της κανονικής ύλης. Η διαφορά αυτή ακούγεται πολύ μεγάλη, αλλά θα μπορούσε να ήταν ακόμα μεγαλύτερη, καθώς τα δύο είδη της ύλης πιθανότατα σχηματίστηκαν μέσω ριζικά διαφορετικών διαδικασιών λίγο μετά το big bang. Το γεγονός ότι η αναλογία είναι τόσο ευνοϊκή για την παρουσία της ζωής που φέρει σύμπαν "μοιάζει με μια τεράστια σύμπτωση", λέει ο Raphael Bousso στο Πανεπιστήμιο του Berkeley.

Ο Ben Freivogel, του ίδιου επίσης Πανεπιστημίου, αναρωτήθηκε αν ο λόγος των δύο μαζών (κανονικής και σκοτεινής) μπορεί να εξηγηθεί με τη χρήση της Ανθρωπικής Αρχής, η οποία, λίγο πολύ λέει ότι οι ιδιότητες του σύμπαντος πρέπει να είναι κατάλληλες για την εμφάνιση της ζωής, αλλιώς δεν θα ήμασταν εδώ να ρωτάμε γι' αυτό. Για να αποφευχθούν ερωτήσεις για το πώς αυτές οι ιδιότητες συντονίστηκαν με τόσο λεπτομέρεια, η Ανθρωπική Αρχή συνδυάζεται με την ιδέα ότι το σύμπαν μας είναι μέρος ενός πολυσύμπαντος, μέσα στο οποίο κάθε σύμπαν έχει ιδιότητες που καθορίζονται τυχαία.

Ο Freivogel επικεντρώνεται στα κυριότερα υποψήφια σωματίδια της σκοτεινής ύλης, τα άξιον (axion). Τα άξιον έχουν τα σωστά χαρακτηριστικά για να είναι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης, όμως για ένα πρόβλημα: μια ορισμένη ιδιότητα που ονομάζεται η "εσφαλμένη γωνία", που θα επιδρούσε στην ποσότητα της σκοτεινής ύλης που σχηματίστηκε στις απαρχές του σύμπαντος. Αν αυτή η ιδιότητα έχει καθοριστεί τυχαία, στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια σοβαρή υπεραφθονία της σκοτεινής ύλης, γεγονός που θα μας έδινε ένα σύμπαν χωρίς δομές μεγάλης κλίμακας, όπως είναι τα σμήνη των γαλαξιών. Για να μας οδηγήσει στο σύμπαν μας, πρέπει να έχει τη σωστή μόνο τιμή.

Όλη η ζωή στη Γη ενδεχομένως οφείλει την ύπαρξή της στη σωστή ισορροπία της σκοτεινής με την κανονική ύλη μέσα στο Σύμπαν

Σε ένα πολυσύμπαν, το κάθε σύμπαν θα έχει μια τυχαία τιμή για την εσφαλμένη γωνία, δίνοντας σε κάποια σύμπαντα τη σωστή ποσότητα της σκοτεινής ύλης που απαιτείται για να οδηγήσει στο σχηματισμό γαλαξιών, άστρων, πλανητών και τη ζωή όπως την ξέρουμε.

Ο Ben Freivogel συνδύασε τα κοσμολογικά μοντέλα του σχηματισμού δομών μεγάλης κλίμακας με τη φυσική των άξιον για να προβλέψει την πιο πιθανή τιμή για την αναλογία της σκοτεινής με την κανονική ύλη, που θα επέτρεπε έτσι να υπάρχουν παρατηρητές σαν εμάς (Ανθρωπική Αρχή). Είναι γνωστό ότι ο αριθμός των παρατηρητών σε ένα σύμπαν είναι ανάλογος με τον αριθμό των γαλαξιών που περιλαμβάνονται σε αυτό.

Στο μοντέλο του Freivogel, αν αλλάξει η αναλογία των δύο ειδών της ύλης επηρεάζεται και ο σχηματισμός των γαλαξιών και, κατά συνέπεια, οι παρατηρητές. Για παράδειγμα, πολύ λίγη σκοτεινή ύλη θα εμποδίζει το σχηματισμό των γαλαξιών και των άστρων. Ο υπολογισμοί του δείχνουν ότι από όλους τους παρατηρητές που ενδέχεται να υπάρχουν σε πολλά σύμπαντα, οι περισσότεροι θα ζουν σε ένα σύμπαν με τη σκοτεινή ύλη να είναι τόση, όση και αυτή που είναι στο δικό μας. Με άλλα λόγια, θα είχαμε μικρότερη πιθανότητα να είμαστε εδώ, αν η αναλογία της σκοτεινής με την κανονική ύλη ήταν διαφορετική. (www.arxiv.org/abs/0810.0703).

Ο Bousso είναι εντυπωσιασμένος από την ανάλυση. "Άλλο ένα κομμάτι που ταιριάζει όμορφα στο παζλ της σκοτεινής ύλης, και δεν θα έπρεπε να ταιριάζει όμορφα", λέει.

Ενώ ο Leonard Susskind του Πανεπιστημίου Stanford προσθέτει: "Δεν είναι η πρώτη ανθρωπική εξήγηση για την σκοτεινή ύλης, αλλά είναι πιο πειστική από τις άλλες, επειδή εξηγεί το πρόβλημα της υπεραφθονίας του άξιον".