Десятилетиями учёные играют в космическую игру в прятки с тёмной материей – невидимым веществом, составляющим 85% массы Вселенной. Новые исследования показывают, что правила этой игры могут быть совершенно неверными. Стандартная модель предполагает, что тёмная материя «холодная,» то есть её частицы движутся медленно. Однако всё больше доказательств указывает на то, что она могла родиться «горячей,» двигаясь почти со скоростью света. Если это правда, то это открытие может перевернуть устоявшиеся теории о том, как формировались галактики, и изменить наше понимание ранних моментов существования Вселенной.
Головоломка Тёмной Материи
Тёмную материю невероятно сложно изучать, потому что она не взаимодействует со светом. Это означает, что мы не можем видеть её напрямую, а лишь можем предполагать её существование по гравитационному воздействию на видимую материю. Это также делает невозможным её состав из тех же частиц, что и привычные нам объекты (электроны, протоны, нейтроны), которые все взаимодействуют со светом. Несмотря на то, что тёмной материи в пять раз больше, чем всего того, что мы можем видеть, она остаётся загадкой.
Доминирующая теория долгое время отдавала предпочтение холодной тёмной материи (ХТМ) – частицам, движущимся достаточно медленно, чтобы слипаться вместе и заложить основу для формирования галактик. Но эта модель несовершенна: некоторые наблюдения ставят под сомнение её предсказания. Именно здесь вступает в игру гипотеза о «горячей» тёмной материи.
Более Горячая История Происхождения
Новое исследование предполагает, что тёмная материя могла возникнуть сразу после Большого взрыва, в период, называемый пост-инфляционным нагревом. Это была хаотичная эпоха, когда Вселенная стремительно расширялась, превращая энергию в горячий, плотный суп из частиц. Если тёмная материя родилась в этой среде, она могла быть невероятно быстрой.
Ключевой момент в том, что даже на этих скоростях тёмная материя могла достаточно остыть, чтобы вести себя как «холодная» версия, которую мы ожидаем. Этот процесс, называемый «отделением,» позволил бы ей в конечном итоге слипаться вместе и стимулировать формирование галактик.
Возрождение Старых Кандидатов
Это открытие также может возродить давно отвергнутого кандидата на роль тёмной материи: нейтрино малой массы. Десятилетия назад эти частицы были исключены, потому что считалось, что они движутся слишком быстро, чтобы позволить галактикам формироваться. Но если они родились горячими, а затем остыли, они могли сыграть важную роль в формировании структуры Вселенной.
«Нейтрино стало главным примером горячей тёмной материи… Удивительно, что аналогичный кандидат, если он был создан в момент, когда горячая Вселенная Большого взрыва только формировалась, мог остыть до такой степени, что фактически действовал бы как холодная тёмная материя,» – сказал Кит Олив, один из исследователей, участвовавших в изучении.
Проверка Теории
Команда теперь планирует проверить свои идеи в экспериментах на Земле, используя ускорители частиц и ища доказательства в ранней Вселенной. В случае успеха это может дать более чёткую картину самых ранних моментов существования Вселенной.
«С нашими новыми открытиями мы, возможно, сможем получить доступ к периоду в истории Вселенной, очень близкому к Большому взрыву,» – сказал Ян Мамбрини, ещё один исследователь в проекте. Поиск тёмной материи ещё далёк от завершения, но это новое направление может наконец приблизить нас к решению одной из величайших загадок космологии.
В конечном итоге, открытие горячей тёмной материи не только раскроет истинную природу этого неуловимого вещества, но и заставит космологов пересмотреть своё фундаментальное понимание эволюции Вселенной.
