Site pictogram Astroblogs

Natuurkundigen leggen theoretische basis voor het bestaan van ‘nucleair leven’

Twee natuurkundigen van The City University of New York, Luis Anchordoqui en Eugene Chudnovsky, beide gespecialiseerd in de hoge-energiefysica, hebben recent een theoretische basis gelegd voor het bestaan van leven dat zich zou kunnen vormen in het binnenste van sterren zelf. Volgens de wetenschappers zouden deze levensvormen zo anders zijn dan het leven hier op aarde dat we het niet als zodanig zouden herkennen, Chudnovsky en Anchordoqui noemen het ‘nucleair leven’. Net zoals er extremofielen hier op aarde zijn, micro-organismen die in de meest extreme en ongastvrije omgevingen kunnen leven, zouden er ook extremofielen kunnen zijn in het universum, zo redeneerde het team. Dit i.t.t. tot hoe de zoektocht naar buitenaards leven meestal wordt aangepakt. Gewoonlijk hebben wetenschappers in de zoektocht naar leven elders in het universum de neiging uit te kijken naar een omgeving die voldoet aan de specifieke levensondersteunende voorwaarden zoals we die op aarde kennen; men zoekt naar een (exo)planeet die om een zon draait, naar water dat aanwezig moet zijn op de (exo)planeet, en deze moet dan ook nog het liefst in een bewoonbare zone (HZ of Goldilocks-zone) liggen. Maar extremofielen in het universum, welke zich kunnen vormen, ontwikkelen en zichzelf repliceren in het binnenste van de sterren zelf, zouden in theorie, volgens dit tweetal ook kunnen bestaan. Het wetenschappelijk artikel over ‘nuclear life’ is gepubliceerd in Letters in High Energy Physics.*

Orion Nebula sterrencluster credits; VLT/ESO

Definitie van leven, monopolen en kosmische snaren
Over de definitie van ‘leven’ zijn reeds talloze discussies geweest, tussen biologen, natuurkundigen, enz. Er bestaan momenteel wel zo’n 200 verschillende definities van ‘leven’. Vanuit een bio-chemisch oogpunt is het leven op aarde eenvormig.** Al het leven is gebaseerd op koolstofverbindingen en bestaat uit DNA, RNA, eiwitten of lipiden. Als je die verbindingen in het heelal gaat zoeken, beperk je de kans dat je wat vindt a priori al drastisch. Echter, zo beredeneerden Chudnovsky en Anchordoqui vanuit natuurkundig oogpunt, als de sleutelvoorwaarden voor leven inhouden dat structuren in staat zijn om informatie te kunnen coderen en de informatiedragers de mogelijkheid hebben zichzelf sneller te repliceren dan dat ze desinitegereren, dan zouden de, vooralsnog hypothetische, monopolen, (elementaire deeltjes met slechts één magnetische pool), gevangen in kosmische snaren (ééndimensionale lineaire objecten), wel eens de basis kunnen vormen van leven in het binnenste van sterren. Dit vergelijkt Chudnovsky met RNA/DNA moleculen welke de basis vormen van al het leven op aarde. Chudnovsky zegt hierover: “Informatie die opgeslagen is in RNA of DNA codeert het mechanisme van zelf-replicatie. De opkomst van RNA/DNA moet zijn voorafgegaan door een massale vorming van willekeurige RNA-sequenties totdat een sequentie werd gevormd die in staat is tot zelf-replicatie. Wij geloven dat een soortgelijk proces zou kunnen plaatsvinden met kosmische snaren in een ster, wat uiteindelijk zou leiden tot een stationair proces van zelf-replicatie.”

Verondersteld wordt dat kosmische snaren*** en monopolen zijn ontstaan in het vroege heelal, toen het heelal afkoelde van de oerknal, en de deeltjessoep van quark-gluonplasma die het vulde een symmetrie-brekende faseovergang onderging om vervolgens te condenseren tot materie – zoals damp die condenseert tot vloeistof. Hoewel kosmische snaren en monopolen nog gedetecteerd moeten worden, is er reeds veel getheoretiseerd over hoe ze zich zouden kunnen gedragen. In 1988 voorspelden Chudnovsky en zijn collega, theoretisch natuurkundige Alexander Vilenkin, dat kosmische snaren door sterren konden worden ‘ingevangen’. Daar zou turbulentie de snaar strekken tot het een netwerk van snaren zich vormde. Volgens de nieuwe studie zouden kosmische snaren kunnen ontstaan in een reeks symmetriebrekende faseovergangen. In de eerste fase ontstaan monopolen, in de tweede, de snaren.

Meerdimensionale kettingen
Vervolgens beargumentert het team dat dit een stabiele configuratie kan produceren van één monopool ‘kraal’ en twee kosmische snaren, die op hun beurt zouden kunnen worden verbonden om één-, twee- en zelfs driedimensionale structuren te vormen – net zoals atomen verbonden zijn door chemische bindingen, waarvan de meer complexe variëteiten de mogelijkheid in zich dragen informatie te dragen en zichzelf te repliceren, aldus het team. Het is onwaarschijnlijk dat een eendimensionale ‘ketting’ informatie bevat, echter zo stelt het team, meer complexe structuren zouden dat mogelijk wel kunnen – en ze zouden lang genoeg kunnen overleven om zich te vermenigvuldigen, waarbij ze zich voeden met de fusie-energie die door de ster wordt gegenereerd. Het team schrijft: “Vergeleken met de levensduur van een ster, is zijn levensduur een snel vonkje licht in het donker. Wat belangrijk is, is dat een dergelijke vonk erin slaagt om meer vonken te produceren voordat hij verdwijnt, waardoor de soort een lange levensduur heeft.” En vervolgt: “De complexiteit die evolueert door mutaties en natuurlijke selectie neemt toe met het aantal generaties dat voorbijgaat. Als de levens van zelf-replicerende nucleaire soorten zo kort zijn als de levens van veel onstabiele samengestelde nucleaire objecten, kunnen ze dus snel evolueren naar een enorme complexiteit.” Chudkovsky stelt dat het mogelijk is dat een dergelijke levensvorm intelligentie zouden ontwikkelen en dat ze vanwege hun snelle ontwikkeling mogelijk een manier vinden om de kosmos buiten hun ster te onderzoeken.

Feest van de verbeelding, snel afkoelende sterren
Hoe zo’n soort eruit zou zien, noemt het team een ‘feest voor de verbeelding’.  Maar om naar tekenen van hun aanwezigheid te zoeken hoeft men niet te weten hoe ze eruit zien. Daar dergelijke organismen een deel van de energie van hun gastheerster zouden gebruiken om te overleven en zich voort te planten, zouden sterren die sneller lijken af te koelen dan stellaire modellen kunnen verklaren, mogelijk gastheren zijn voor wat de onderzoekers ‘nucleair leven’ noemen. Er zijn verschillende van dergelijke sterren waargenomen, en hun enigszins versnelde afkoeling is nog steeds een mysterie. Sterren die zonder uitleg onregelmatig dimmen, zouden ook een goede plek kunnen zijn om te kijken, zoals EPIC 249706694****. De onderzoekers merken op dat het een extreem grote stap zou zijn om deze sterren aan nucleair leven te koppelen, maar ze zijn van plan volop door te gaan met dit onderzoeksveld o.a. door het maken van computersimulaties. Bronnen; ScienceAlert/HEP

*http://journals.andromedapublisher.com/index.php/LHEP/article/view/166
**Middelbaar biologieonderwijs leert dat levende wezens zich onderscheiden van de levenloze natuur doordat ze voldoen aan zeven kenmerken: ademen, voeden, uitscheiden, bewegen, groeien, waarnemen en voortplanten. Op dit moment zijn er ruim tweehonderd beschrijvingen in omloop. Hierbij een definitie; ‘Leven is een open fysico-chemisch systeem dat d.m.v. uitwisseling van energie en materie met de omgeving en door een inwendig metabolisme in staat is om zich in stand te houden, te groeien, zich voort te planten en zich aan te passen aan veranderingen in de omgeving, zowel op korte (fysiologische en morfologische adaptatie) als op lange termijn (evolutie).
***Citaat uit AB 29/3/2020: ‘
Een theorie is dat het heelal ongeveer een miljoen jaar na de oerknal afkoelde en een faseovergang onderging, een gebeurtenis die lijkt op hoe kokend water vloeistof in gas verandert. Wanneer een bepaald metaal wordt gekoeld tot een lage temperatuur, verliest het de elektrische weerstand volledig door een faseovergang en wordt het een supergeleider. Net als bij een supergeleider, heeft dit proces in het vroege heelal mogelijk zeer fijne snaarvormige structuren van magnetische velden gecreëerd. Deze zouden zich door het heelal dringen, als scheuren in ijs zodra water bevriest. Tot nu toe is er voor deze structuren nooit direct bewijs gevonden. Dit kan zijn omdat ze zich verder terug in de tijd verbergen dan we kunnen zien.
https://www.astroblogs.nl/2020/03/28/materie-overvloed-verklaart-door-detectie-kosmische-snaren-in-toekomst-mogelijk/
****https://www.sciencealert.com/a-star-with-random-dimming-has-become-one-of-the-most-mysterious-in-the-milky-way

Mobiele versie afsluiten