A sötét anyag lehet, hogy már az ősrobbanás előtt is létezett?

A sötét anyag az a rejtélyes anyag, amely az univerzum anyagának közel 80%-át teszi ki, és amely már az univerzum születése előtt is jelen lehetett.

A tudósok régóta próbálják megfejteni, mi is valójában a sötét anyag, és hogyan jött létre. Egy új, a Physical Review Letters folyóiratban megjelent tanulmány szerint még a nagy bumm előtt keletkezhetett.

A kozmikus háttérsugárzás térképe abból a korból, amikor az univerzum még csak 370 ezer éves volt. ESA, Planck Collaboration/Wikimedia

A NASA szerint a sötét anyag az univerzum teljes tömeg- és energiatartalmának közel 27%-át adja, míg a sötét energia 68%-ot, az általunk is  észlelhető anyag pedig mindössze 5%-ot tesz ki, ráadásul nem lép kölcsönhatásba a fénnyel, viszont gravitációs hatásából következtethetünk a létezésére.

Ellen Sirks, a Sydney Egyetem fizikusa elmagyarázta, hogy „a csillagok körüli forgási sebesség túl nagy ahhoz, hogy csak a látható anyag lehessen az oka”.

Az új kutatás szerint a sötét anyag az univerzum születése előtti, felfoghatatlanul rövid inflációs időszakban keletkezhetett.

Az ősrobbanás jelenleg is a vezető tudományos elémélet az univerzum keletkezéséről, amely szerint körülbelül 13,8 milliárd évvel ezelőtt az univerzum egy végtelenül sűrű és forró pontból kezdett tágulni, majd hűlni.

A sötét anyag jelenlegi mennyisége két forgatókönyv szerint alakulhatott ki. Az egyik a “kifagyás”, a másik a “befagyás” nevet kapta.

Az előbbi szerint a sötét anyag részecskéi kezdetben egyensúlyban voltak a normál anyag részecskéivel, de az univerzum hűlése és tágulása miatt ezek a kölcsönhatások fokozatosan megszűntek, és a sötét anyag részecskéinek mennyisége megőrződött.

A befagyás modellje szerint azonban annak részecskéi soha nem voltak termikus egyensúlyban a normál anyaggal, mivel nagyon gyenge kölcsönhatásaik miatt csak rendkívül ritkán léptek reakcióba egymással.

What is dark matter? Astronomers call missing mass “dark matter” which keeps galaxies from coming apart at the seams, and experiences gravity the same way we do. Learn about how we continue the search here: https://t.co/5PMclAEFW8 pic.twitter.com/zPXMLGhp48

— NASA (@NASA) December 9, 2018

Az új kutatás egy harmadik forgatókönyvet, az újonnan bevezetett „Warm Inflation via Ultraviolet Freeze-In”, vagyis WIFI modellt javasolja. Katherine Freese, a Texasi Egyetem professzora szerint a modell egyedi vonása, hogy a sötét anyag sikeresen keletkezik az infláció során.

A legtöbb modell szerint bármi, ami az infláció alatt keletkezik, az univerzum exponenciális tágulása során gyakorlatilag eltűnik. Az új előrejelzés azonban azt jelenti, hogy a sötét anyag sokkal korábban keletkezett, mint azt korábban gondolták.

A tanulmány társszerzője, Barmak Shams Es Haghi szerint ez a modell nemcsak a sötét anyag termelésére, hanem más részecskékre is alkalmazható, amelyek kulcsszerepet játszhattak az univerzum kezdeti fejlődésében.

Ez pedig új lehetőségeket nyit meg a jövőbeni kutatások számára, kiemelve a korai univerzum evolúciójával kapcsolatos további felfedezések lehetőségét.

Érdemes elolvasni:

• Az idő gyorsabban telik a Holdon – Einstein relativitáselmélete új megközelítésben
• Milyen lenne az élet az első olyan exobolygón, amelyet lakhatósági zónában fedeztek fel?
• Valami nem stimmel a Tejútrendszerrel