Какими могут быть звезды в других вселенных? Ученые выяснили, что звездные системы, где сила радиоактивного распада сильнее или слабее, чем в нашем космосе, могут располагать пригодными для жизни местами.
Законы физики в нашей Вселенной включают ряд фундаментальных констант, вроде скорости света. Но многие научные модели позволяют создать обширных диапазон вселенных, именуемых мультивселенной, где законы физики способны отличаться. Ранее многие исследователи предполагали, что достаточно большие отличия в законах физики приведут к безжизненным вселенным, поэтому следует допускать лишь небольшие вариации в фундаментальных константах. Чтобы развить эту идею, астрофизики изучили вселенные, где ядерные силы могли отличаться.
Конечно, у нас нет точных доказательств существования других вселенных. Если они есть, то мы все равно не сможем за ними наблюдать. Но подобный мыслительный эксперимент позволит ответить на фундаментальный вопрос: «Должна ли наша Вселенная быть такой, какой является, и если да, то почему?».
Ученые сконцентрировались на взаимодействии, известном как слабая ядерная сила. Она отвечает за радиоактивный распад, например, заставляет нейтроны распадаться на протоны, электроны и электрически нейтральные частицы (электронные нейтрино). Одним из способов измерить предрасположенность вселенной к жизни считается обнаружение жидкой воды на поверхности миров.
Предыдущие исследования показали, что вселенная, где слабая сила полностью отсутствует, все еще может считаться пригодной для жизни. В новом анализе ученые рассмотрели сценарий, где слабая сила присутствовала, но слабее, чем в нашей, а также случаи, где она оказалась сильнее. Выводы говорят о том, что во вселенных с более сильной слабой силой нейтроны будут распадаться быстрее, поэтому ранняя вселенная почти лишена гелия. Это неплохо, если мы концентрируемся на воде, представленной водородом и кислородом. При более малой слабой силе нейтроны распадаются медленнее, формируя большое количество гелия. Чтобы водород выжил без включения в более крупные атомные ядра, другая фундаментальная константа должна быть меньше. То есть, отношение барионов, включающих протоны и нейтроны, к фотонам, из которых сделан свет, должно сокращаться.
Слаба сила также влияет на то, как звезды сливают водород в атомы гелия, что может влиять на яркие, раскаленные и крупные долгоживущие звезды. Более того, слабая сила контролирует то, как часто нейтрино взаимодействуют с обычной материей, влияя на процесс истощения энергии из звездных интерьеров.
Вселенные с более слабой силой располагали б звездами с большим количеством дейтерия (атом водорода с дополнительным нейтроном внутри ядра). Подобные объекты оказались бы крупными, яркими и красными. У вселенных с более сильной слабой силой звезды были б наделены большим количеством гелия-3 (атом гелия, выпускающим нейтрон из ядра). Они должны были превосходить по яркости и диаметру звезды нашей вселенной. Но при одинаковых температурах они жили б намного меньше.
Исследователи считают, что звезды в альтернативных вселенных немного отличаются от наших, но их температуры, размеры, светимость и срок жизни все еще предоставляют возможность существования жизни на планетах. В некоторых вселенных звезды проходили бы сквозь более сложный эволюционный цикл, но выводы говорят о том, что у вселенной существует множество способов для создания и поддерживания жизни. Будущие исследования помогут изучить другие возможные вселенные с различными силами и законами.