Тъмната материя е може би най-голямата загадка във Вселената. Знаем, че има нещо, което провокира по-бързото от обичайното движение в Космоса. Но не знаем какво е и нямаме никаква представа откъде се е взело.

Според ново изследване, произходът на тъмната материя може да е по-особен, отколкото е известно. Може би това са били частици, които са се появили за много кратък период от време, само части от секундата преди Големия взрив. Това не предполага просто нова връзка между физиката на частиците и астрономията; ако тази хипотеза намери потвърждение, тя би могла да доведе до нов начин за търсене на мистериозната материя, съобщава сайтът „ScienceАlert“.

„Ако тъмната материя се състои от нови частици, които са се родили преди Големия взрив, те имат уникално влияние върху разпределението на галактиките в небето – казва Томи Тенканен, астроном и физик от университета „Джон Хопкинс”. – Тази връзка може да бъде използвана за разкриване на тяхната същност, а също и за заключения за времето преди Големия взрив.”

Редът на събитията в началото на Вселената, което само по себе си е доста мъгляв период, е много заплетен. Смятаме, че се е случило нещо, което наричаме Големия взрив – въпреки че неговото естество още се дебатира. И е последвало друго събитие, наречено „космическа инфлация“ – в много кратък период от време – частица от секундата, толкова малка, че нямаме име за нея – Вселената се е разширила неимоверно.

Изглежда общоприето, че това се е случило между около 10 на 36-та степен и 10 на 32-ра степен секунди след Големия взрив. Този модел на инфлация изглежда като изображението по-горе. Но някои учени смятат, че това се е случило точно преди Големия взрив – и в този случай Големият взрив е името, дадено на условията във Вселената в края на инфлацията. Но на този етап просто няма как да знаем дали е станало точно така.

Тъмната материя – която според нашите изчисления представлява около 80 процента от материята във Вселената – понякога се счита за продукт на Големия взрив. Но „ако тъмната материя наистина е остатък от Големия взрив, тогава в много случаи изследователите би трябвало вече да са получили директни сигнали за тъмна материя в различни физически експерименти с елементарни частици“, смята Тенканен.

Вместо това, неговият математически модел допуска, че тъмната материя би могла да е продукт на космическата инфлация. Тази идея е предлагана и по-рано, но Тенканен я подкрепя с математически изчисления. И ако космическата инфлация е настъпила преди Големия взрив, тъмната материя би могла да се е появила преди всичко останало в изначалната Вселенска супа.

Това предполага, че скаларните частици могат да ни заведат до тъмната материя. Те са частици с нулев спин, а инфлационната теория – при която скаларното поле е предизвикало космическата инфлация – предполага, че в този миг те са били създадени в изобилие.

Досега сме открили само една скаларна частица – хигс бозона. Но това така или иначе няма да може да ни каже много за тъмната материя.

„Въпреки че този тип тъмна материя е твърде неуловима, за да бъде открита в експерименти с елементарни частици, тя може да покаже присъствието си чрез астрономически наблюдения – твърди Тенканен. – През 2022 г., когато пуснем спътника „Евклид”, ще научим повече за произхода на тъмната материя. Ще бъде много вълнуващо да видим какво ще разкрие той за тъмната материя и дали неговите данни могат да бъдат използвани, за да надникнем във времето преди Големия взрив.“

Всичко това е много теоретично, но предлага интересни идеи по отношение мистериозната материя, която играе ключова роля за оформянето на нашата Вселена. Ще бъде очарователно да видим къде ще ни отведе търсенето на тъмната материя през следващото десетилетие.

Изследването е публикувано в „Physical Review Letters“.

Обяснение към водещата илюстрация

Призрачна ли е нашата Вселена? Може би така изглежда, според тази карта на тъмната материя. Гравитацията на невидимата тъмна материя е водещото обяснение защо галактиките се въртят толкова бързо, защо орбитите им се струпват толкова бързо, защо гравитационните лещи толкова силно отклоняват светлината и защо видимата материя се разпределя, както в местната вселена и в космическия микровълнов фон. Представеното изображение от космическото шоу „Тъмната Вселена“ в Американския природонаучен музей осветлява една теория за призрачния характер на всеобхватната тъмна материя в нашата Вселена.

В този кадър от детайлна компютърна симулация сложни нишки от тъмна материя, показани в черно, са изпъстрени около Вселената като паяжини, докато сравнително редките струпвания от познатата ни барионова материя са оцветени в оранжево.

Тези симулации имат добри статистически съвпадения с астрономическите наблюдения. Според една, може би още по-плашеща хипотеза, тъмната материя – колкото и непозната и необяснима да е – вече не се смята за най-странния източник на гравитация във Вселената. Тази чест сега се пада на тъмната енергия, по-равномерен източник на отблъскваща гравитация, която изглежда доминира разширяването на цялата Вселена.

Площад Славейков