Tamsioji medžiaga gali šildyti egzoplanetas

Tamsioji medžiaga tikrai nėra pirmasis dalykas, kuris gali šauti į galvą mąstant, kas gali sudaryti sąlygas gyvybei egzistuoti kitose planetose. Tačiau Danas Huperis (Dan Hooper) ir Džeisonas Stefenas (Jason Steffen), dirbantys Fermi laboratorijoje, mano, kad tamsioji medžiaga gali būti svarbiausią įnašą sudarantis faktorius gyvybei atsirasti ir išlikti pasauliuose, esančiuose toli nuo Saulės sistemos.

Mokslininkai iškėlė hipotezę, kad tamsiosios medžiagos dalelės galėtų susigerti į planetos branduolį ir dėl anihiliacijos su medžiaga būtų išlaisvinti pakankami energijos kiekiai, reikalingi šilumai planetos paviršiuje palaikyti. Tokiu būdu gautos energijos turėtų užtekti skystam vandeniui egzistuoti planetose, net esančiose toli nuo mūsų supratimu gyvenamų sričių.

Tamsiosios medžiagos idėją pirmasis iškėlė Fritcas Zvickis (Fritz Zwicky) 1933 metais bei Vera Rubin aštuntajame dešimtmetyje bandydami aiškinti trūkstamos masės faktą, gautą nagrinėjant galaktikų, stebėtų galaktikų spiečiuose, bei žvaigždžių, esančių galaktikų pakraščiuose, orbitinius greičius. Idėja, kad tamsioji medžiaga turėtų egzistuoti, keliama remiantis gravitaciniu efektu, kurį tamsioji medžiaga kuria sąveikaudama su matoma medžiaga bei foniniu spinduliavimu. Tačiau tamsioji medžiaga nespinduliuoja matomos šviesos ir ji nesąveikauja su medžiaga kitokia sąveika, tik gravitacine. Nežiūrint esamų jos egzistavimo įrodymų, buvo iškelta idėja, kad tamsioji medžiaga sudaro apie dvidešimt tris procentus Visatos. Normaliai medžiagai lieka keturi procentai ir septyniasdešimt trys procentai priskiriami tamsiajai energijai, kuri yra nežinoma jėga, verčianti Visatą plėstis su pagreičiu. Sakoma, kad tamsioji medžiaga daro gravitacinę įtaką Visatos evoliucijai, nors mokslininkai vis dar klaidžioja tamsoje bandydami paaiškinti kas tai per dalykas.

„Priežastis, kodėl mes nematome tamsiosios medžiagos tiesiogiai, yra susijusi su tuo, kad ji yra sudaryta iš labai silpnai sąveikaujančių dalelių“, – pasakė Huperis, kuris yra pirmasis bendraautorius straipsnio, pasiųsto į „Astrophysical Journal“ žurnalą. Tyrimas remiasi viena iš tamsiosios medžiagos teorijų – silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės (angl. weakly interacting massive particles – WIMPs). „Kadangi tamsioji medžiaga nesąveikauja ir yra inertiška, tai ji nesukuria jokios panaudojamos energijos.“

Tačiau Huperis ir Stefenas pasiūlė būdą, kaip tamsioji medžiaga gali palaikyti šilumą planetose. Tam tikrose galaktikų dalyse, o ypač galaktikos centre bei nykštukinių galaktikų branduoliuose, tamsiosios medžiagos koncentracija yra žymiai didesnė, tai yra šimtus ar tūkstančius kartų didesnė, nei erdvėje arti Saulės. Huperis su Stefenu apskaičiavo, kad kai tamsiosios medžiagos dalelės yra sklaidomos atominių branduolių, esančių akmenuotuose planetų branduoliuose, jos praranda greitį. Todėl tamsiosios medžiagos dalelės yra „surišamos“ gravitacine trauka bei sugeriamos planetų branduoliuose. Tada vyksta jų anihiliacija, kurios metu išlaisvinama energija.

„Jei tamsiosios medžiagos dalelė praeina per planetą, tai yra galimybė, kad ji susidurs su atomu ir tamsiosios medžiagos dalelė praras greitį bei impulsą, – paaiškino Huperis. – Kai tik tai atsitinka, dalelė vietoje to, kad ji nuskristų tolyn į kosminę erdvę, yra pagaunama planetos gravitacine jėga. O tada nebereikia ilgai laukti, kol ji pasieks planetos branduolį, kuriame ir pasiliks.“

Erdvės srityse, kuriose yra pakankamai tamsiosios medžiagos, ji gali kauptis planetose, kurių masės yra keletą kartų didesnės už mūsų Žemės masę. Tokiuose pasauliuose tamsioji medžiaga užtikrintų šilumą paviršiuje, o vanduo juode egzistuotų skystame būvyje. Tai galėtų vykti netgi toli nuo žvaigždžių, kurios paprastai teikia šilumą šalia jų esančioms planetoms. Iš principo, planetos, turinčios didelius kiekius tamsiosios medžiagos, gali praplėsti gyvenimui tinkamas erdvės sritis ir padidinti vietas, kuriose galima rasti gyvybę.

Tačiau tai atrodo per gerai, kad būtų teisybė. „Aš abejoju, kad tokios tamsiosios medžiagos kaitinamos planetos iš tikrųjų egzistuoja, – pasakė astrobiologas Luisas Dartnelis (Lewis Dartnell), dirbantis University College London. – Jų modelis remiasi tam tikromis tamsiosios medžiagos pasiskirstymo bei gamtos teorijomis, tačiau, panašu, kad reikia labai specifinių sąlygų, kad tai realiai vyktų. Tokias retas planetas būtų labai sudėtinga atrasti.“

Vis dėlto, žinant, kad mūsų galaktikoje turėtų egzistuoti milijardai planetų, yra tikimybė, kad kai kurios iš planetų gali būti šildomos tamsiosios medžiagos. Šie pasauliai turėtų labai skirtis nuo Žemės. „Gyvenimas planetoje, šildomoje tamsiosios medžiagos, turėtų labai skirtis nuo gyvenimo Žemėje, – pasakė Huperis. – Daugelis rūšių Žemėje išsivystė sugerdamos Saulės energiją. Tamsiosios medžiagos kaitinamoje planetoje energija ateina iš planetos centro, todėl gyvybė turėtų rasti kitus kelius šiai energijai panaudoti.“

Šiluma, gaunama tamsiosios medžiagos anihiliacijos metu, galėtų išlaikyti gyvybę planetoje trilijonus metų. Nežiūrint savo skepticizmo, Dartnelis pripažįsta Huperio ir Stefeno darbo reikšmę. „Tai labai įdomi idėja, o astrobiologijai kaip mokslui reikia naujų ir įdomių idėjų,“