Podivný tvar viskóznej tmavej hmoty, ktorá predstavuje väčšinu hmoty vo vesmíre, by mohol mať prekvapivý vplyv na jej raný vývoj - a uľahčiť odhalenie vlnok z Veľkého tresku. Je známe, že temná hmota je záhadnou látkou, ktorá tvorí 80% látky v našom svete, ale interaguje s bežnou hmotou iba gravitačne. V súčasnosti sa najobľúbenejší kandidát na temnú hmotu považuje za WIMP (WIMP), slabo interagujúce masívne častice, ale desaťročia hľadania tejto častice neviedli k ničomu. WIMP tiež predpovedajú konkrétne veci, ktoré vo vesmíre nevidíme, napríklad roj malých galaxií okolo Mliečnej dráhy.
Existujú aj iní kandidáti na temnú hmotu. Napríklad Paul Shapiro z University of Texas v Austine a jeho kolegovia predtým skúmali jednu alternatívnu formu tmavej hmoty, ktorá obsahuje častice nazývané bozóny, ktoré - na rozdiel od WIMP a obyčajnej hmoty - môžu byť v rovnakom kvantovom stave. Táto vlastnosť im tiež umožnila zlúčiť sa do podivného, viskózneho stavu hmoty - kondenzátu Bose-Einstein (BEC), v ktorom sa populácia častice správa ako jediný kvantový objekt.
Teraz Shapiro a jeho postgraduálny študent Buha Li študujú, ako mohla táto forma temnej hmoty ovplyvniť raný vesmír.
Rast bol rýchly
Kozmológovia sú zvyknutí si myslieť, že v prvých okamihoch svojej existencie zažil vesmír exponenciálny rastový impulz. Táto expanzia, ktorá sa uskutočnila v prvých niekoľkých sekundách po Veľkom tresku, sa nazýva inflácia a mala vysielať relativistické vlnky cez časopriestor - praveké (alebo primitívne, nazývajte to, čo chcete) gravitačné vlny.
Fyzici sa domnievali, že pri práci s ďalekohľadom BICEP2 v roku 2013 videli dôkazy o týchto vlnách, ale ukázalo sa, že to tak nie je. Začiatkom tohto roka však experiment LIGO videl gravitačné vlny zrážajúcich sa čiernych dier, ktoré dokázali, že takéto vlny skutočne existujú.
Na štandardnom obrázku by tieto prapôvodné gravitačné vlny mali byť také malé, aby ich LIGO nikdy neuvidel. "V našom modeli sa deje niečo úplne iné," hovorí Shapiro. „Temná hmota zmení svoje správanie, ak sa vrátime v čase.“
Propagačné video:
Aj keď sa viskózna tmavá hmota chová presne rovnako ako dnes WIMP, výpočty vedcov ukazujú, že v počiatočnom štádiu sa jej správanie zmenilo: nekonala ako hmota, ale ako žiarenie. Temná hmota sa pohybovala ešte ďalej v čase, bola hustejšia a správala sa ako tekutina, ktorá odolávala kompresii.
"Keď sa to snažíme prelomiť, musíme mať na pamäti tlak," hovorí Shapiro. - Keď ho zhromaždíte na hromadu, chce sa opuchnúť. Zdá sa, že vyplňujeme vesmír tekutinou. ““
Vedci to neočakávali.
Táto elasticita znamená, že táto podivná viskózna tmavá hmota mohla v tom čase spomaliť expanziu vesmíru. Od samého konca inflácie by sa vesmír rozširoval oveľa pomalšie s temnou hmotou ako bez nej.
Ale primárne gravitačné vlny mali zastreliť mladým vesmírom rovnakou rýchlosťou ako predtým. A pretože sa dali ľahšie tlačiť na pozadí, možno ich ľahšie spozorovali.
Primárne vlny
Počas prednášky na stretnutí Americkej fyzickej spoločnosti v Salt Lake City v Utahu minulý mesiac niekoľko vedcov uviedlo, že takáto temná hmota by mohla dostatočne potlačiť expanziu, aby sily pravdy LIGO detegovali prapôvodné gravitačné vlny.
„V štandardnej histórii budú bez našej temnej hmoty hlboko pod hranicou, v ktorej ich môžu detekovať gravitačné vlnové detektory, súčasné alebo budúce. Náš model však ukazuje, že stále existuje nádej. ““
Tanya Rejimbo z tímu LIGO poukazuje na to, že keďže toho toho veľa nevieme o tom, aký bol raný vesmír, nie je možné s určitosťou povedať o takej možnosti. Podľa jej názoru nejestvuje žiadna záruka, že tieto vlny existujú alebo že naše budúce detektory ich budú môcť vidieť. Táto práca je však zaujímavá, pretože poskytuje takúto príležitosť.
ILYA KHEL