Исследование показало, что темная материя могла существовать до Большого взрыва
Если темная материя не кажется достаточно загадочной, новое исследование предполагает, что она могла возникнуть до Большого взрыва.
Традиционное мнение гласит, что Большой взрыв был начало всего – материи, темной материи, пространства, энергии, всего этого. После самого события Вселенная пережила период космической инфляции, в результате которого ее размер увеличился в 10 септиллионов раз за непостижимую долю секунды.
Но некоторые теории предполагают, что этот период инфляции на самом деле произошел до того, что мы называем Большим взрывом. И теперь физики из Техасского университета (Юта) в Остине предположили, что темная материя образовалась в течение этого короткого периода.
«Уникальность нашей модели заключается в том, что темная материя успешно образуется во время инфляции», — говорит Кэтрин Фриз, астрофизик-теоретик из Университета Техаса в Остине.
«В большинстве моделей все, что создается во время инфляции, затем «раздувается» экспоненциальным расширением Вселенной до такой степени, что практически ничего не остается».
Считается, что до Большого взрыва вся Вселенная существовала в сингулярности, точке бесконечной плотности, где пространство-время бесконечно изогнутый. Но известные законы физики здесь полностью нарушаются, поэтому некоторые физики предполагают, что Большому взрыву предшествовала другая эпоха, а не сингулярность.
Это может быть коллапс ранней Вселенной, как в модели Большого Отскока, или космическая инфляция. Эта фаза длилась всего лишь миллионные доли секунды, и энергия перешла в материю и свет, что привело к тому, что мы называем Большим взрывом.
Оттуда создается почва для развития Вселенной, как описано в общей теории относительности.
Теплая инфляция («WI» в новой модели WIFI) — это существующая идея, которая предполагает, что радиация производится во время экспоненциального расширения. Это создает своего рода термальную ванну, позволяющую происходить крошечным, но важным взаимодействиям.
Причина космической инфляции до сих пор неизвестна, но ее заменой является поле гипотетических частиц, называемых инфлатонами, похожих на знаменитый бозон Хиггса. В сценарии теплой инфляции это поле инфлатона потеряет часть своей энергии из-за излучения в тепловой ванне.
Оттуда излучение производит частицы темной материи посредством процесса, называемого УФ-заморозкой (в WIFI есть буква «FI»). По сути, темная материя никогда не достигает равновесия с ванной, и температура этой ванны остается ниже определенного порога.
По расчетам команды, этот механизм производит достаточно темной материи, чтобы объяснить ее количество, о котором говорят астрономические наблюдения.
Конечно, это не значит, что тайна раскрыта. Это всего лишь одна из многих гипотез, в том числе о том, что темная материя возникла позже в результате собственного «Темного Большого Взрыва».
На данный момент модель WIFI невозможно проверить напрямую, но, по крайней мере, частично ее можно будет проверить в ближайшее время. Предстоящие исследования космического микроволнового фона, такие как CMB-S4, могут подвергнуть проверке идею теплой инфляции.
