За загальноприйнятою науковою теорією, Великий вибух став початком відомого нам Всесвіту і всього, що у ньому існує, однак нове наукове дослідження припускає, що темна матерія могла існувати ще до Великого вибуху.
Головні тези:
- Темна матерія могла існувати ще до Великого вибуху.
- Теорія теплої інфляції із заморожуванням пояснює механізм виникнення темної матерії.
- Майбутні дослідження космічного мікрохвильового фону можуть дати відповідь на питання про походження темної матерії.
- Астрофізики вважають, що темна матерія утворилась внаслідок слабкої взаємодії під час інфляції, що передувала появі Всесвіту.
Як темна матерія могла виникнути до Великого вибуху
Як зазначається у матеріалі Physical Review Letters, одразу після Великого вибуху Всесвіт пережив так звану інфляцію, збільшившись у розмірах в 10 септильйонів разів усього за крихітну долю секунди.
Однак низка наукових теорій припускає, що Всесвіт пережив цю інфяцію ще до Великого вибуху.
Наразі астрофізики з Техаського університету в Остіні вважають, що темна матерія утворилась ще до Великого вибуху, саме у момент інфляції, яка передувала утворенню Всесвіту.
Американські науковці назвали нову теоретичну модель теплою інфляцією із заморожуванням.
Згідно із цією теорією, частинки темної матерії було утворено в результаті надзвичайно слабкої взаємодії між випромінюванням і частинками теплової суміші під час процесу інфляції.
Унікальність нашої моделі полягає в тому, що темна матерія успішно утворюється під час інфляції, – зазначає астрофізик з Техаського університету в Остіні Кетрін Фріз.
Більшість сучасних теоретичних моделей передбачає, що все, що було створене у процесі інфляції потім втрачає неймовірний енергетичний потенціал через експоненціальне розширення Всесвіту до моменту, коли не залишиться геть нічого.
Більшість науковців вважає, що до Великого вибуху, все, що згодом стало Всесвітом, існувало у стані сингулярності – крихітній точці незліченної щільності.
Астрофізики передбачають, що простір та час у цій точці були нескінченно викривленими, а базові закони фізики абсолютно порушувались.
Як могла утворитись темна матерія
Однак низка науковців припускає, що Великому вибуху передувала не сингулярність.
Вони зазначають, що міг відбутись колапс попереднього Всесвіту, який описується моделлю Великого відскоку або ж космічною інфляцією. Цей процес зайняв буквально 1 на 1033 секунди, або нонільйонну частку секунди.
За цей неймовірно короткий проміжок часу енергія отримала форму матерії та світла і утворила Великий вибух.
З цього моменту починається процес еволюції Всесвіту, описаний теорією відносності.
Американські астрофізики виявились не першими, хто запропонував цю теорію, однак вони першими описали механізм того, як могла утворитись темна матерія.
Тепла інфляція (“WI” в новій моделі WIFI) – це вже існуюча ідея, яка припускає, що під час експоненціального розширення виробляється випромінювання, котре створює своєрідну теплову ванну, що дозволяє відбуватися крихітним, але важливим взаємодіям.
Джерело космічної інфляції залишається незрозумілим для науковців. Однак цю роль приписують ймовірному полю гіпотетичних частинок інфлатонів.
За сценарієм теплової інфляції, поле інфлатонів витрачає частину своєї енергії на випромінювання в тепловій ванні.
З цього випромінювання утворюються частинки темної матерії внаслідок процесу під назвою УФ-заморожування.
Темна матерія порушує рівновагу у цій тепловій суміші і температура ніколи не перевищує певний поріг.
За розрахунками американських фізиків, це механізм дозволяє виробити достатньо темної матерії для пояснення тієї кількості темної матерії, яка за даними астрономічних спостережень, існує у Всесвіті.
Майбутні дослідження космічного мікрохвильового фону, такі як CMB-S4, можуть перевірити ідею теплої інфляції.
Якщо майбутні спостереження підтвердять, що тепла інфляція є правильною парадигмою, це значно посилить аргументи на користь того, що темна матерія утворюється так, як описано в нашій теорії, – зазначає фізик Габріеле Монтефальконе.
Джерело:news.online
