Карта сайта

Большой взрыв был не один: новая теория физиков дает ответ на главный вопрос Вселенной

011.png

Согласно новому исследованию, в течение месяца после Большого взрыва второй космический взрыв мог заполнить Вселенную невидимой темной материи. «Хайтек» рассказывает главное.

Большой взрыв мог сопровождаться теневым, «темным» Большим взрывом, который «затопил» космос таинственной темной материей, считают ученые. И мы можем наблюдать доказательства этого события, изучая рябь в ткани пространства-времени — гравитационные волны.

Основная теория

Большинство космологов считают, что после Большого взрыва в первые моменты своего существования Вселенная пережила период быстрого и заметного расширения — инфляцию. Никто не знает, что ее спровоцировало, но выяснить это необходимо, чтобы объяснить множества наблюдений, таких как геометрическая плоскость Вселенной в больших масштабах.

Предположительно, инфляция была вызвана неким экзотическим квантовым полем, которое представляет собой фундаментальную сущность, пропитывающую все пространство-время. В конце инфляции это поле распалось на поток частиц и излучения, вызвав «Горячий Большой взрыв», который физики обычно связывают с началом Вселенной. Эти частицы продолжали сливаться в первые атомы, когда космосу было около 12 минут, и — сотни миллионов лет спустя — начали собираться в звезды и галактики.

Недостающий ингредиент

Но есть еще один ингредиент космологической смеси: темная материя. В астрономии и космологии, а также в теоретической физике форма материи, — это не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступная прямому наблюдению. Составляет порядка четверти массы-энергии Вселенной и проявляется только в гравитационном взаимодействии.

Черная дыра. Фото: НАСА/Flickr, CC BY-SA

В простейших моделях окончание инфляции и последовавший за ним Горячий Большой взрыв также затопили Вселенную темной материей, которая эволюционировала по независимому пути. Но это предположение сделано «просто для простоты» и чтобы хоть как-то объяснить ее появление и существование, считают авторы нового исследования. Кроме того, поскольку темная материя не взаимодействует с нормальной, у нее мог быть свой собственный «темный» Большой взрыв, утверждают исследователи.

Темный Большой Взрыв

В своей работе исследователи изучили, как мог бы выглядеть Темный Большой взрыв. Они выдвинули гипотезу о существовании нового квантового поля — так называемого «темного поля», необходимого для того, чтобы темная материя могла формироваться совершенно независимо.

В этом новом сценарии Темный Большой взрыв начался только после того, как инфляция исчезла, ​​а Вселенная расширится и остынет достаточно, чтобы заставить темное поле совершить свой собственный фазовый переход, где оно трансформируется в частицы темной материи.

Слияние черных дыр в представлении художника. Предоставлено: ©LIGO/A. Simonnet

Исследователи пришли к выводу, что Темный Большой взрыв должен подчиняться определенным ограничениям; если слишком рано, сегодня будет слишком много темной материи, а если слишком поздно, ее будет слишком мало. Но если еще один взрыв произошел, когда Вселенной было меньше месяца, это согласуется со всеми известными наблюдениями.

В чем плюсы теории?

Теория о Темном Большом взрыве имеет несколько преимуществ. Во-первых, она согласуется с тем, что ученые знают о темной материи: если она не взаимодействует с обычной материей, то у них нет причин иметь общее происхождение. Во-вторых, это позволяет исследователям создавать модели темной материи, не беспокоясь о том, как они повлияют на поведение нормальной в самые ранние времена. Это дает ученым гораздо больше гибкости при создании моделей. А самое главное, новая теория физиков дает ответ на главный вопрос Вселенной — как и откуда появилось такое количество невидимой темной материи.

Можно ли проверить теорию?

Кроме того, исследователи обнаружили, что Темный Большой взрыв создает особую сигнатуру в гравитационных волнах, которые представляют собой рябь в пространстве-времени, которая до сих пор распространяется по Вселенной. Это означает, что однажды теорию можно будет проверить.

Новое исследование предполагает, что темная материя, представленная в виде синего света на этом изображении скопления галактик Cl0024+1654, сделанном телескопом «Хаббл», могла появиться во Вселенной через месяц после Большого взрыва. Изображение предоставлено Европейским космическим агентством, НАСА и Жаном-Полем Кнейбом (Обсерватория Юг-Пиренеи, Франция/Калифорнийский технологический институт, США)

Исследователи признают, что текущие эксперименты с гравитационными волнами не обладают достаточной чувствительностью, чтобы найти признаки Темного Большого взрыва. Но другой зонд гравитационных волн, использующий временную матрицу пульсаров, такой как эксперимент NANOGrav, мог бы справиться с этой задачей.

источник

Случайная картинка

космос пустота

Новые комментарии

Академия Собор
ихтиосфера
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru
Индекс цитирования.