Темная материя может быть старее Большого взрыва

Темная материя, по мнению исследователей, составляет около 80% массы Вселенной, является одной из самых неуловимых загадок современной физики. Что это именно такое и как она появилась - тайна, однако новое исследование говорит о том, что темная материя, возможно, существовала еще до Большого взрыва.

В исследовании, опубликованном 7 августа во Physical Review Letters, представлена новая идея о том, как зародилась темная материя и как ее идентифицировать с помощью астрономических наблюдений, рассказывают в Университете Джона Хопкинса

«Исследование выявило новую связь между физикой элементарных частиц и астрономией. Если темная материя состоит из новых частиц, зародившихся до Большого взрыва, они влияют на распределения галактик в небе уникальным образом. Эту связь можно использовать для выявления их идентичности и сделать выводы о временах до Большого взрыва», - говорит автор исследования Томми Тенканен, докторант, научный сотрудник по физике и астрономии в Университете Джона Хопкинса.

Хотя о ее происхождении известно мало, астрономы показали, что темная материя играет решающую роль в формировании галактик и кластеров галактик. Хотя это и не поддается непосредственному наблюдению, ученые знают, что темная материя существует благодаря ее гравитационному воздействию на распределение и движение в космосе видимой материи.

Долгое время исследователи считали, что темная материя должна быть остаточной субстанцией от Большого взрыва. Исследователи давно искали такой вид темной материи, но до сих пор все экспериментальные поиски были безуспешными.

«Если бы темная материя действительно была остатком Большого взрыва, то во многих случаях исследователи должны были видеть непосредственный признак темной материи в различных экспериментах с физикой элементарных частиц», - говорит Тенканен.

Используя новую, простую математическую конструкцию, исследование показывает, что темная материя, возможно, возникла до Большого взрыва в эпоху, известную как космическая инфляция, когда пространство расширялось очень быстро. Считается, что быстрое расширение приводит к обильному зарождения определенных типов частиц, называемых скалярами. Пока обнаружена только одна скалярная частица, знаменитый бозон Хиггса.

«Мы не знаем, что такое темная материя, но если она имеет нечто общее с любыми скалярными частицами, она может быть старше Большого взрыв. С предложенным математическим сценарием нам не нужно вводить новые типы взаимодействий между видимой и темной материей вне гравитации, которые, как мы уже знаем, там есть», - объясняет Тенканен.

Хотя идея о том, что темная материя существовала до Большого взрыва, не нова, другие теоретики не смогли достичь расчетов, подтверждающих эту идею. Новое исследование показывает, что исследователи всегда пренебрегали простым возможным математическим сценарием происхождения темной материи, отметил он.

Новое исследование предлагает способ проверить происхождение темной материи путем наблюдения за сигнатурами, которые темная материя оставляет на распространении материи во Вселенной.

«Хотя этот тип темной материи слишком неуловим, чтобы его можно было найти в экспериментах с частицами, наличие можно обнаружить с помощью астрономических наблюдений. Вскоре мы узнаем больше о происхождении темной материи, когда в 2022 году будет запущен космический аппарат Евклид. Будет очень интересно посмотреть, какие открытия он сделает насчет темной материи, и можно будет использовать его выводы для того, чтобы заглянуть во времена до Великого взрыва», - указал Тенканен.

Читайте еще интересные новости о космосе.