Οι συνθήκες ζωής μπορεί να εξαρτώνται από το πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν

Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και αρκετά χρόνια ότι τα αστέρια, οι γαλαξίες και σχεδόν τα πάντα στο σύμπαν απομακρύνονται από εμάς (και από οτιδήποτε άλλο) με ολοένα και πιο γρήγορο ρυθμό. Τώρα, αποδεικνύεται ότι οι άγνωστες δυνάμεις πίσω από τον ρυθμό αυτής της επιταχυνόμενης διαστολής - μια μαθηματική τιμή που ονομάζεται κοσμολογική σταθερά - μπορεί να διαδραματίσουν έναν ανεξερεύνητο μέχρι τώρα ρόλο στη δημιουργία των κατάλληλων συνθηκών για ζωή.

Αυτό είναι το συμπέρασμα μιας ομάδας φυσικών που μελέτησαν τις επιπτώσεις των μαζικών κοσμικών εκρήξεων, που ονομάζονται εκρήξεις ακτίνων γάμμα, σε πλανήτες. Διαπίστωσαν ότι όταν πρόκειται για την ανάπτυξη της ζωής, είναι καλύτερα να βρίσκεστε μακριά από τους γείτονές σας—και η κοσμολογική σταθερά βοηθάει στην αραίωση της γειτονιάς.

«Σε πυκνά περιβάλλοντα, έχετε πολλές εκρήξεις και είστε πολύ κοντά σε αυτές», λέει ο κοσμολόγος και θεωρητικός φυσικός Ραούλ Χιμένεθ από το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης στην Ισπανία και συγγραφέας της νέας μελέτης. "Είναι καλύτερο να βρίσκεστε στα περίχωρα ή σε περιοχές που δεν έχουν πολυκατοικηθεί από μικρούς γαλαξίες—και εκεί ακριβώς βρίσκεται ο Γαλαξίας."

Ο Χιμένεθ και η ομάδα του είχαν αποδείξει προηγουμένως ότι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα θα μπορούσαν να προκαλέσουν μαζικές εξαφανίσεις ή να κάνουν τους πλανήτες αφιλόξενους για τη ζωή, εξαλείφοντας τους με ακτινοβολία και καταστρέφοντας το στρώμα του όζοντος. Οι εκρήξεις διοχετεύουν την ακτινοβολία σε σφιχτές δέσμες τόσο ισχυρές που μία από αυτές που σαρώνει ένα αστρικό σύστημα θα μπορούσε να εξαφανίσει πλανήτες σε άλλο γαλαξία. Για την τελευταία τους δουλειά, που δημοσιεύτηκε αυτόν τον μήνα στο Physical Review Letters , ήθελαν να εφαρμόσουν αυτά τα ευρήματα σε ευρύτερη κλίμακα και να καθορίσουν ποιος τύπος σύμπαντος θα ήταν πιο πιθανό να υποστηρίξει τη ζωή.

Η έρευνα είναι η πιο πρόσφατη έρευνα που αγγίζει τη λεγόμενη ανθρωπική αρχή:την ιδέα ότι κατά κάποιο τρόπο το σύμπαν είναι συντονισμένο για την εμφάνιση ευφυούς ζωής. Αν οι δυνάμεις της φύσης ήταν πολύ ισχυρότερες ή πιο αδύναμες από ό,τι παρατηρούν οι φυσικοί, σημειώνουν οι υποστηρικτές, τα κρίσιμα δομικά στοιχεία της ζωής - όπως τα θεμελιώδη σωματίδια, τα άτομα ή τα μόρια μακράς αλυσίδας που χρειάζονται για τη χημεία της ζωής - μπορεί να μην είχαν σχηματιστεί, με αποτέλεσμα στείρο ή και εντελώς χαοτικό σύμπαν. Μερικοί ερευνητές προσπάθησαν να μετρήσουν πόσο "περιθώριο κουνήματος" μπορεί να έχουν οι διάφορες φυσικές σταθερές για αλλαγή πριν καταστήσουν τον κόσμο αγνώριστο και μη κατοικήσιμο. Άλλοι, ωστόσο, αμφισβητούν τι σημαίνει πραγματικά μια τέτοια έρευνα και αν αξίζει τον κόπο.

Ο Χιμένεθ και οι συνεργάτες του αντιμετώπισαν μια, μεγάλης κλίμακας πτυχή της ανθρωπικής αρχής. Χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο υπολογιστή για να εκτελέσουν προσομοιώσεις του σύμπαντος που διαστέλλεται και επιταχύνεται με πολλές διαφορετικές ταχύτητες. Στη συνέχεια μέτρησαν πώς η αλλαγή της κοσμολογικής σταθεράς επηρέασε την πυκνότητα του σύμπαντος, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στο τι σήμαινε αυτό για τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα που πέφτουν βροχή ακτινοβολίας σε αστέρια και πλανήτες.

Όπως αποδεικνύεται, το σύμπαν μας φαίνεται να τα καταλαβαίνει σχεδόν σωστά. Η υπάρχουσα κοσμολογική σταθερά σημαίνει ότι ο ρυθμός διαστολής είναι αρκετά μεγάλος ώστε να ελαχιστοποιεί την έκθεση των πλανητών σε εκρήξεις ακτίνων γάμμα, αλλά αρκετά μικρός για να σχηματίσει πολλά αστέρια που καίνε υδρογόνο γύρω από τα οποία μπορεί να υπάρχει ζωή. (Ένας ταχύτερος ρυθμός διαστολής θα δυσκόλευε τα σύννεφα αερίου να καταρρεύσουν σε αστέρια.)

Ο Χιμένεθ λέει ότι η διαστολή του σύμπαντος έπαιξε μεγαλύτερο ρόλο στη δημιουργία κατοικήσιμων κόσμων από ό,τι περίμενε. "Ήταν έκπληξη για μένα ότι χρειάζεστε την κοσμολογική σταθερά για να καθαρίσετε την περιοχή και να την κάνετε πιο προαστιακή", λέει.

Πέρα από ό,τι αποκαλύπτουν για τις δυνατότητες ζωής στον γαλαξία μας και πέρα ​​από αυτό, τα ευρήματα προσφέρουν ένα νέο ψήγμα εικόνας σε ένα από τα μεγαλύτερα παζλ στην κοσμολογία:γιατί η κοσμολογική σταθερά είναι αυτό που είναι, λέει ο κοσμολόγος Alan Heavens, διευθυντής του Imperial Κέντρο Συμπερασμάτων και Κοσμολογίας στο Imperial College του Λονδίνου.

Θεωρητικά, εξηγεί η Heavens, είτε η σταθερά θα πρέπει να είναι εκατοντάδες τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από ό,τι φαίνεται, είτε θα πρέπει να είναι μηδέν, οπότε το σύμπαν δεν θα επιταχυνόταν. Αλλά αυτό θα διαφωνούσε με αυτό που έχουν παρατηρήσει οι αστρονόμοι. «Το μικρό —αλλά μη μηδενικό— μέγεθος της κοσμολογικής σταθεράς είναι ένα πραγματικό παζλ στην κοσμολογία», λέει, προσθέτοντας ότι η έρευνα δείχνει ότι ο αριθμός είναι συνεπής με τις συνθήκες που απαιτούνται για την ύπαρξη ευφυούς ζωής που είναι ικανή να την παρατηρήσει. /P>

Ο Lee Smolin, θεωρητικός φυσικός στο Perimeter Institute for Theoretical Physics στο Waterloo του Καναδά και σκεπτικιστής της ανθρωπικής αρχής, λέει ότι το επιχείρημα της εφημερίδας είναι καινοφανές και ότι κατά την πρώτη ανάγνωση δεν είδε προφανή λάθη. "Δεν το έχω ξανακούσει, γι' αυτό πρέπει να τους επαινέσω για το νέο επιχείρημα", λέει.

Ωστόσο, προσθέτει, όλα τα πραγματικά ανθρωπιστικά επιχειρήματα μέχρι σήμερα βασίζονται σε πλάνες ή κυκλικούς συλλογισμούς. Για παράδειγμα, πολλοί τείνουν να επιλέγουν το κεράσι εξετάζοντας μόνο μία μεταβλητή στην ανάπτυξη της ζωής κάθε φορά. Η εξέταση πολλών μεταβλητών ταυτόχρονα θα μπορούσε να οδηγήσει σε διαφορετικό συμπέρασμα.

Ο Jimenez λέει ότι το επόμενο βήμα είναι να διερευνηθεί εάν οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι πραγματικά τόσο καταστροφικές για τη ζωή όσο πιστεύουν οι επιστήμονες. Η εργασία της ομάδας του έδειξε μόνο ότι η έκθεση σε τέτοιες τεράστιες εκρήξεις ακτινοβολίας θα αποκόψει σχεδόν σίγουρα το προστατευτικό στρώμα του όζοντος ενός πλανήτη. «Θα είναι αυτό καταστροφικό για τη ζωή;» αυτος λεει. "Νομίζω ότι ναι, αλλά μπορεί η ζωή να είναι πιο ανθεκτική από όσο νομίζουμε."