Tamsioji materija, tyrėjų vertinimu, sudaranti apie 80% visatos masės, yra viena iš neapčiuopiamiausių dabartinės fizikos paslapčių. Kas ji konkrečiai tokia yra ir iš kur atsirado – paslaptis, bet naujas Johns Hopkins universiteto tyrimas kelia prielaidą, kad tamsioji materija galėjo egzistuoti dar prieš Didįjį Sprogimą.
Rugpjūčio 7 dieną Physical Review Letterspublikuotoje studijoje pateikiama nauja tamsiosios materijos atsiradimo ir jos identifikavimo astronominiais stebėjimais idėja.
„Tyrimas atskleidė naują dalelių fizikos ir astronomijos ryšį. Jei tamsioji materija sudaryta iš naujų dalelių, atsiradusių dar prieš Didįjį Sprogimą, ji unikaliai paveikė galaktikų pasiskirstymą danguje. Remiantis šiuo ryšiu, galima nustatyti jos kilmę ir taip pat daryti išvadas apie laikus prieš Didįjį Sprogimą,“ sako Tommi Tenkanen, Johns Hopkins universiteto postdoktorantas ir tyrimo autorius.
Nors apie tamsiosios materijos kilmę žinoma, švelniai tariant, nedaug, astronomai išsiaiškino kritiškai svarbią jos reikšmę galaktikų ir galaktikų spiečių formavimuisi. Tiesiogiai tamsiosios materijos stebėti neįmanoma, tačiau mokslininkai žino, kad ji egzistuoja, pagal gravitacinį poveikį regimos materijos judėjimui ir pasiskirstymui kosmose.
Mokslininkai ilgai manė, kad tamsioji materija turi būti iš Didžiojo Sprogimo likusi medžiaga. Tyrėjai tokios materijos ilgai ieškojo, bet kol kas visos eksperimentinės paieškos buvo bevaisės.
„Jei tamsioji materija iš tiesų yra Didžiojo Sprogimo liekana, tada tyrėjai daugeliu atvejų jau turėtų būti užfiksavę tiesioginį tamsiosios materijos signalą įvairiuose dalelių fizikos eksperimentuose,“ svarsto Tenkanenas.
Jei tamsioji materija iš tiesų yra Didžiojo Sprogimo liekana, tada tyrėjai daugeliu atvejų jau turėtų būti užfiksavę tiesioginį tamsiosios materijos signalą įvairiuose dalelių fizikos eksperimentuose, – svarsto Tenkanenas.
Tyrime panaudotu nauju, paprastu matematikos modeliu parodoma, kad tamsioji materija galėjo būti sukurta prieš Didįjį Sprogimą, per vadinamą kosminės infliacijos erą, kai labai greitai plėtėsi erdvė. Manoma, kad dėl šio spartaus plėtimosi radosi daug tam tikro tipo dalelių, vadinamų skaliarų. Kol kas atrastas tik vienas skaliaras – garsusis Higgso bozonas.
„Nežinome, kad yra tamsioji materija, bet jeigu ji kaip nors susijusi su kokiomis nors skaliarinėmis dalelėmis, ji gali būti senesnė už Didįjį Sprogimą. Remiantis pasiūlytu matematiniu scenarijumi, mums nereikia jokių naujų sąveikų tarp regimos ir tamsiosios materijos, tik gravitacijos, kuri, kaip žinome, yra,“ paaiškina Tenkanenas.
Nors idėja, kad tamsioji materija egzistavo dar prieš Didįjį Sprogimą nėra nauja, kitiems teoretikams nepavyko pateikti ją remiančių skaičiavimų. Naujasis tyrimas rodo, kad tyrėjai visad pražiopsodavo paprasčiausią įmanomą matematinį tamsiosios materijos kilmės scenarijų, sako jis.
Naujajame tyrime taip pat siūlomas tamsiosios materijos kilmės patikrinimo būdas, pagal įprastos medžiagos pasiskirstymo visatoje ženklus .
„Nors toks tamsiosios materijos tipas yra pernelyg efemeriškas, kad jį būtų galima aptikti dalelių eksperimentais, jį galėtų atskleisti pėdsakai astronominiuose stebėjimuose. Greitai apie tamsiosios materijos kilmę sužinosime daugiau, kai bus 2022 bus paleistas Euclid palydovas. Bus labai nekantru išvysti, ką jis atskleis apie tamsiąją materiją ir ar remiantis jo atradimais, bus galima žvilgtelėti į laikus prieš Didįjį Sprogimą.“
Johns Hopkins University
phys.org
