Universul nostru nu este bine reglat pentru viață, dar este totuși în regulă

Inspirați de ecuația Drake, cercetătorii optimizează un univers model pentru viață.

Fizicieni, inclusiv Robert H. Dickle și Fred Hoyle, au susținut că trăim într-un univers care este perfect adaptat pentru viață. Urmând principiul antropic, ei au susținut că singurul motiv pentru care constantele fizice fundamentale au valorile pe care le măsurăm este pentru că nu am exista dacă acele valori ar fi diferite. Pur și simplu nu ar fi fost nimeni care să le măsoare.

Dar acum o echipă de astrofizicieni britanici și elvețieni a pus această idee la încercare. „Răspunsul scurt este nu, nu suntem în cel mai probabil dintre universuri”, a spus Daniele Sorini, astrofizician la Universitatea Durham. „Și nici nu suntem în universul cel mai prietenos cu viața.” Sorini a condus un studiu menit să stabilească modul în care diferite cantități de energie întunecată prezente într-un univers ar afecta capacitatea acestuia de a produce stele. Stelele, a presupus el, sunt o condiție necesară pentru ca viața inteligentă să apară.

Dar nu vă faceți griji. În timp ce Universul nostru poate să nu fie cel mai bun pentru viață, echipa spune că este încă destul de ok.

Extinderea ecuației Drake

În anii 1960, Frank Drake, un astrofizician și astrobiolog american, a propus o ecuație care vizează estimarea numărului de civilizații inteligente din Universul nostru. Ecuația a început cu stelele ca o condiție prealabilă pentru viață și a început să coboare la scară de acolo. Câte stele noi apar în Univers pe an? Câte dintre stele sunt orbite de planete? Câte dintre acele planete sunt locuibile? Câte dintre acele planete locuibile pot dezvolta viață? În cele din urmă, ai rămas cu fracțiunea de planete care găzduiește civilizații inteligente.

Problema cu ecuația Drake era că nu trebuia să dea un număr definit. Nu am putut – și încă nu putem – să știm valorile pentru majoritatea variabilelor sale, cum ar fi fracția de planete care au dezvoltat viața. Până acum, cunoaștem doar o astfel de planetă și nu puteți deduce probabilități statistice atunci când aveți doar un eșantion. Ecuația a fost menită mai mult ca un ghid pentru viitorii cercetători, oferindu-le idei despre ce să caute în căutarea vieții extraterestre.

Dar chiar și fără a cunoaște valorile reale ale tuturor acelor variabile prezente în ecuația Drake, un lucru era cert: cu cât aveai mai multe stele la început, cu atât șansele de viață erau mai mari. Așa că echipa lui Sorini s-a concentrat pe vedete.

„Munca noastră este conectată la ecuația Drake, deoarece se bazează pe aceeași logică”, a spus Sorini. „Diferența este că nu adăugăm latura de viață a ecuației. Adăugăm latura stelelor a ecuației.” Echipa sa a încercat să identifice constituenții de bază ai unui univers care este bun la producerea de stele.

„Prin „constituenți”, mă refer la materia obișnuită, lucrurile din care suntem făcuți – materia întunecată, care este un tip de materie mai ciudat, invizibil, și energia întunecată, care face ca expansiunea unui univers să se desfășoare mai repede și mai repede”, a explicat Sorinin. Dintre toți acești constituenți, echipa sa a descoperit că energia întunecată are o influență cheie asupra ratei de formare a stelelor.

În multivers

Energia întunecată accelerează expansiunea Universului, contracarând gravitația și împingând materia mai departe. Dacă există suficientă energie întunecată, ar fi dificil să se formeze rețeaua de materie întunecată care structurează galaxiile. „Ideea este „mai multă energie întunecată, mai puține galaxii – deci mai puține stele””, a spus Sorini.

Efectul energiei întunecate într-un univers poate fi modelat printr-un număr numit constantă cosmologică. „Ați putea să o reinterpretați ca o formă de energie care vă poate face universul să se extindă mai repede”, a spus Sorinin.

(Constanta cosmologică a fost inițial un număr pe care Albert Einstein a venit pentru a remedia faptul că teoria sa a relativității generale a cauzat expansiunea a ceea ce se credea a fi un univers static. Einstein a aflat mai târziu că Universul se extinde de fapt și a declarat constanta cosmologică. cea mai mare gafă a lui Dar ideea a reușit în cele din urmă să revină după ce s-a descoperit că expansiunea Universului se accelerează.)

Constanta cosmologică a fost una dintre variabilele pe care echipa lui Sorini le-a manipulat pentru a determina dacă trăim într-un univers care este maxim eficient în producerea de stele. Sorini a bazat această lucrare pe o idee prezentată de Steven Weinberg, un fizician laureat al Premiului Nobel, în 1989. „Weinberg a propus că ar putea exista un multivers al tuturor universurilor posibile, fiecare cu o valoare diferită a energiei întunecate”, a explicat Sorini. . Echipa lui Sorini a modelat acel multivers compus din mii și mii de universuri posibile, fiecare complet cu un trecut și un viitor.

Lovitură cosmologică

Pentru a simula istoria tuturor acestor universuri, Sorini a folosit o versiune ușor modificată a unui model de formare stelară pe care l-a dezvoltat în 2021 împreună cu John A. Peacock, un astronom britanic la Universitatea din Edinburgh, Scoția, și coautor al studiului. Nu a fost modelul cel mai precis, dar aproximările pe care le sugera au produs un univers care era destul de apropiat de al nostru. Echipa a validat rezultatele prezicând fracția de masă stelară din masa totală a Galaxiei Căii Lactee, despre care știm că se situează undeva între 2,2 și 6,6 la sută. Modelul a venit cu 6,7 la sută, ceea ce a fost considerat suficient de bun pentru job.

În pasul următor, Sorini și colegii săi au definit un set mare de universuri posibile în care valoarea constantei cosmologice a variat de la o fracțiune foarte mică din cea pe care o observăm în Universul nostru până la valoarea de 100.000 de ori mai mare decât a noastră. .

S-a dovedit că Universul nostru nu a fost cel mai bun la producerea de stele. Dar a fost decent.

„Valoarea constantei cosmologice din universul cel mai prietenos cu viața ar fi măsurată la aproximativ o zecime din valoarea pe care o observăm în al nostru”, a spus Sorini.

Într-un astfel de univers, fracțiunea de materie care se transformă în stele ar fi de 27 la sută. „Dar nu pare să fim atât de departe de valoarea optimă. În Universul nostru, stelele se formează cu aproximativ 23% din materie”, a spus Sorini.

Ultima întrebare adresată echipei a fost cât de norocoși suntem să fim chiar aici. Conform calculelor lui Sorini, dacă toate universurile din multivers sunt la fel de probabile, șansele de a avea o constantă cosmologică la sau mai mică decât valoarea prezentă în Universul nostru este de doar 0,5 la sută. Cu alte cuvinte, am aruncat zarurile și am obținut un scor destul de bun, deși ar fi putut fi puțin mai bun. Șansele de a obține o constantă cosmologică la o zecime din propria noastră sau mai mică au fost de doar 0,2 la sută.

Lucrurile ar fi putut fi, de asemenea, mult mai rău. Partea inversă a acestor șanse este că numărul de universuri posibile care sunt mai proaste decât al nostru depășește cu mult numărul de universuri care sunt mai bune.

„Desigur, totul este supus ipotezelor modelului nostru și singura presupunere despre viață pe care am făcut-o a fost că mai multe stele duc la șanse mai mari ca viața să apară”, a spus Sorini. În viitor, echipa sa plănuiește să depășească această idee și să facă modelul mai sofisticat, luând în considerare mai mulți parametri. „De exemplu, ne-am putea întreba care sunt șansele de a produce carbon pentru a avea viața așa cum o știm noi sau ceva de genul”, a spus Sorini.

Anunțuri lunare ale Societății Regale Astronomice, 2024. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae2236

Fotografie cu Jacek Krywko

Jacek Krywko este un scriitor independent de știință și tehnologie care acoperă explorarea spațiului, cercetarea inteligenței artificiale, informatica și tot felul de vrăjitorie inginerească.

38 comentarii

Chat Icon
×