Astronomia
Czarna materia jest starsza od Wielkiego Wybuchu i znajduje się poza Wszechświatem

Najnowsze, sensacyjne badania naukowców z Johns Hopkins University lotem błyskawicy obiegły cały świat astronomii i wzbudziły mnóstwo kontrowersji. Mówią bowiem nam one, że Wielki Wybuch nie był początkiem.

Do tej pory astronomowie skupiali się na tym wszystkim, co wydarzyło się w naszym Wszechświecie już po Wielkim Wybuchu. Tymczasem naukowcy ze Stanów Zjednoczonych przeprowadzili badania, które pokazały nam coś, co miało miejsce przed powstaniem wszystkiego. Ciężko to pojąć, bo wraz z Wielkim Wybuchem powstał czas i przestrzeń, więc jak coś mogło być wcześniej?!

Astronomowie z Johns Hopkins University opisali na łamach periodyku Physical Review Letters, że przed Wielkim Wybuchem mogła istnieć ciemna materia, która dziś stanowi ok. 30 procent przestrzeni naszego Wszechświata. Badacze nie tylko tłumaczą, jak mogła powstać ciemna materia, ale również jak można ją zidentyfikować w trakcie obserwacji astronomicznych.

Ciemna materia odgrywa kluczową rolę w procesie formowania się galaktyk i gromad galaktyk, dlatego pojęcie jej istoty jest niezbędne w procesie zrozumienia tworzenia się ich i rozwoju całego Wszechświata. Chociaż nie możemy jej bezpośrednio obserwować, wiemy, że wchodzi w interakcję grawitacyjną z materią barionową.

Badanie ujawniło nowy związek między fizyką cząstek a astronomią. Jeśli ciemna materia składa się z nowych cząstek, które urodziły się przed Wielkim Wybuchem, wpływają one na sposób, w jaki galaktyki są rozmieszczone na niebie w unikalny sposób. To połączenie może być wykorzystane do ujawnienia ich tożsamość i wyciąganie wniosków na temat czasów przed Wielkim Wybuchem” - powiedział Tommi Tenkanen, doktor habilitowany fizyki i astronomii na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa i autor badania.

Wielu astronomów uważa, że ciemna materia może być pozostałością po Wielkim Wybuchu, ale dotychczas nie udało się na drodze najróżniejszych eksperymentów potwierdzić tej teorii. Naukowcy postanowili więc sprawdzić, czy mogła ona istnieć jeszcze przed Wielkim Wybuchem.

W swoim badaniu wykorzystali oni nową, prostą strukturę matematyczną. Badanie pokazało, że ciemna materia mogła powstać przed Wielkim Wybuchem w epoce znanej jako kosmiczna chaotyczna inflacja, kiedy przestrzeń kosmiczna bardzo szybko się rozszerzała. Uważa się, że szybki rozwój prowadzi do obfitej produkcji niektórych rodzajów cząstek zwanych skalarami. Jak dotąd odkryto tylko jedną cząsteczkę skalarną, słynny bozon Higgsa. Nowe badanie sugeruje również sposób przetestowania pochodzenia ciemnej materii poprzez obserwację oznak ciemnej materii na rozkładzie materii we Wszechświecie.

Nie wiemy, czym jest ciemna materia, ale jeśli ma ona coś wspólnego z cząsteczkami skalarnymi, może być starsza niż Wielki Wybuch. W proponowanym scenariuszu matematycznym nie musimy zakładać nowych rodzajów interakcji między widoczną i ciemną materią poza grawitacją, o której wiemy, że tam jest” - wyjaśnia Tenkanen.

Wielu naukowców sugeruje, że nasz Wszechświat nie jest jedynym. Całkiem możliwe, że czarna materia wypełnia przestrzeń znajdującą się poza naszym Wszechświatem, w której on się znajduje. To w niej mają istnieć i tworzyć się inne Wszechświaty, na podobnej zasadzie, na jakiej tworzyły się planety w Układzie Słonecznym.

Źródło: GeekWeek.pl/Phys.org/American Physical Society / Fot. NASA