Nowa teoria ciemnej materii mówi, że „ciemny wielki wybuch” stworzył ukryty Wszechświat

Kiedy myślimy o Wielkim Wybuchu, myślimy głośno, gorąco i jasno. Ale czy po nim nastąpił zimniejszy, ciemniejszy cień?

Wydaje się, że pięć szóstych wszechświata składa się z tajemniczej substancji zwanej „ciemną materią”. Do tej pory fizycy zakładali, że ciemna materia powstała w tym samym błysku ciepła, który zapoczątkował wszechświat. Ale ciemna materia żyje w czymś w rodzaju równoległego, cienistego świata, ledwie oddziałując z regularną materią, która tworzy wszystko, co widzimy, czujemy i obserwujemy. Być może powstała w swego rodzaju „cieniu” Wielkiego Wybuchu, kilka dni po tym, jak rozpoczął się wszechświat.

To właśnie proponują fizycy z UT Austin, Katherine Freese i Martin Winkler, w nowej teorii, którą nazywają „Ciemnym Wielkim Wybuchem”, co może wyjaśnić, dlaczego ciemna materia unikała do tej pory wykrycia i jak naukowcy mogą w końcu to zmienić.

„W naszym scenariuszu są dwa wielkie wybuchy” – powiedział Winkler o wynikach, które ukazały się w preprintach w zeszłym miesiącu. „Gorący Wielki Wybuch, jak w standardowym obrazie, tworzy gorącą plazmę widzialnej materii i promieniowania”. Ciemna materia powstaje jednak w późniejszym, „ciemniejszym” Wielkim Wybuchu.

W historii Wielkiego Wybuchu, którą wszyscy znamy, regularna materia, taka jak atomy, powstała we wczesnym wszechświecie, kiedy przestrzeń była gorąca i zatłoczona. Gdy wszechświat ochłodził się i rozszerzył, atomy zaczęły łączyć się w struktury takie jak galaktyki i gwiazdy. To właśnie tam pojawiła się ciemna materia.

Wiemy, że ciemna materia istnieje, ponieważ nic innego nie jest w stanie zapewnić wystarczającej grawitacji, aby utrzymać gwiazdy w ich galaktykach – przynajmniej nie, chyba że nasze rozumienie grawitacji jest w jakiś sposób błędne. Ciemna materia odgrywała tę kluczową rolę zaraz po Wielkim Wybuchu. Niczym kosmiczny woźny, ciemna materia kierowała atomy na ich miejsca za pomocą swojego przyciągania grawitacyjnego. Ciemna materia zdecydowała, gdzie usadowią się dzisiejsze galaktyki i do dziś każda galaktyka, łącznie z naszą, jest utrzymywana razem przez chmurę tych niewidzialnych cząstek.

Ale skąd wzięła się ciemna materia? Większość teorii mówi, że powstała w tym samym Wielkim Wybuchu co wszystko inne, ale Winkler i Freese zaczęli kwestionować to założenie. „Często zapomina się, że mamy zero dowodów na istnienie ciemnej materii przed czasami istotnymi dla tworzenia się struktur” – powiedział Winkler. Więc może ciemna materia nie była jeszcze w pobliżu, kiedy uformowała się zwykła materia. „Rzeczywiście, odkryliśmy, że formowanie się ciemnej materii mogło nastąpić aż miesiąc po”, powiedział, „co jest prawie wiecznością według standardów kosmologicznych”.

Jest to dzika nowa teoria, z poważnymi implikacjami dla naukowców próbujących zmierzyć ciemną materię. Jeśli ciemny Wielki Wybuch naprawdę miał miejsce, to skutki jego sejsmicznego wybuchu do dziś rozchodzą się po całym wszechświecie. Kiedy masywne obiekty przechodzą dramatyczne zmiany, mogą wytwarzać „fale grawitacyjne”, które powodują, że przestrzeń chwieje się jak powierzchnia stawu po wrzuceniu kamienia. W 2017 roku eksperyment zwany LIGO zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za pomiar fal grawitacyjnych wytwarzanych przez dwie zderzające się czarne dziury. Ale fale grawitacyjne produkowane przez ciemny Wielki Wybuch byłyby zbyt wolno poruszające się i słabe, aby LIGO mogło je wykryć.

Zamiast tego autorzy sugerują, aby szukać wpływu fal grawitacyjnych na odległe migające gwiazdy zwane pulsarami. Pulsary to wirujące martwe gwiazdy, które wysyłają światło w kierunku Ziemi w regularnych odstępach czasu, coś w rodzaju latarni morskiej. Te okresowe wiązki światła powinny zostać dotknięte przez fale grawitacyjne biegnące przez wszechświat. Według Freese i Winklera, nadchodzące badania łączące informacje z wielu takich wiązek, takie jak International Pulsar Timing Array i Square Kilometer Array, mogą znaleźć twarde dowody na ciemny Wielki Wybuch.

Nowy pomysł pojawia się w krytycznym momencie, gdy poszukiwania ciemnej materii przez fizyków zbliżają się do punktu krytycznego. Ciemna materia jest tak tajemnicza, że zdaje się przenikać przez zwykłą materię. Naukowcy zbudowali gigantyczne podziemne detektory, aby spróbować wyłapać cząstki ciemnej materii, gdy przepływają przez Ziemię, ale nieuchwytne duchy wydają się nie zostawiać śladów. Fizycy zaczynają się obawiać, że tylko grawitacja łączy ciemny świat z naszym, a ten maleńki uścisk jest zbyt mały, by zmierzyć go w laboratorium.

Ale nowa teoria zajmuje się tą przerażającą możliwością. „Gdy dopuścimy ideę czysto grawitacyjnie sprzężonej ciemnej materii, ciemny Wielki Wybuch jest być może najbardziej wiarygodnym mechanizmem produkcji ciemnej materii” – powiedział Winkler. „A dobrą wiadomością z naszego artykułu jest to, że nawet jeśli ciemna materia sprzęga się tylko grawitacyjnie, wciąż istnieją duże szanse na przetestowanie takiego scenariusza”.

Rzeczywiście, nadchodzące lata mogą ujawnić wstrząsy wtórne ciemnego Wielkiego Wybuchu i ostatecznie wypełnić tę gigantyczną lukę w naszej wiedzy o kosmosie.

Zostaw komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Scroll to Top