Видимата и невидимата тъмна материя са еволюирали заедно след Големия взрив, твърди ново проучване

Ваня Милева Последна промяна на 30 април 2024 в 00:00 7655 0

Това е визуализация на Вселената, кондензираща около колебанията в плътността на тъмната и обикновената материя. Тази симулация проследява нарастването на флуктуациите на плътността както в газа, така и в компонентите на тъмната материя в обем на куб със

Кредит Argonne National Laboratory (CC BY-NC-SA 2.0 DEED)

Това е визуализация на Вселената, кондензираща около колебанията в плътността на тъмната и обикновената материя. Тази симулация проследява нарастването на флуктуациите на плътността както в газа, така и в компонентите на тъмната материя в обем на куб със страни от 1 милиард светлинни години, започваща малко след Големия взрив и еволюирала до половината от настоящата възраст на Вселената. Той изчислява гравитационното струпване на междугалактически газ и тъмна материя, моделирано с помощта на изчислителна мрежа от 64 милиарда клетки и 64 милиарда частици тъмна материя.

От векове необятността на Вселената е пленявала умовете както на учени, така и на философи. Един въпрос, който отдавна озадачава физиците, е съществуването на тъмна материя, невидимо вещество, което сякаш пронизва Вселената, упражнявайки своето гравитационно влияние върху звездите и галактиките, които наблюдаваме.

Какво се крие зад тъмната страна на Вселената

Пран Нат (Pran Nath), професор по физика в Североизточния университет, споделя мислите си за този загадъчен феномен.

"95% от Вселената е тъмна, невидима за окото. Ние обаче знаем, че тъмната вселена е там заради гравитационното ѝ привличане на звездите", обяснява Нат.

Въпреки неуловимата си природа, присъствието на тъмната материя е неоспоримо, както се вижда от нейните гравитационни ефекти върху видимата вселена.

Връзка между тъмната и видимата материя

Въпреки че съществуването на тъмна материя е прието от научната общност, връзката между обикновената и тъмната материя, особено в ранните етапи на формирането на Вселената, остава открит въпрос.

Традиционно се приема, че тези два вида материя са се развили независимо един от друг. Но Нат и неговият екип оспорват тази идея, предполагайки, че двата типа материи може да са еволюирали съвместно след Големия взрив, със значителни последици за развитието на Вселената.

За да проверят тази хипотеза, Нат и докторантът Дзинджън Ли (Jinzheng Li) провеждат серия от компютърни симулации в моделите си на Големия взрив, въвеждайки слаби взаимодействия между обикновената и тъмната материя.

Въпреки че тези взаимодействия са толкова слаби, че не биха останали незабележими от, да речем, експерименти с ускорители на частици, но изследователите се опитват да разберат тяхното въздействие върху видимия сектор като цяло, от момента на Големия взрив до наши дни.

Температурната загадка на тъмния сектор

Резултатите от симулациите на екипа, публикувани в статия, озаглавена "Първоначални условия на Големия взрив и самовзаимодействаща невидима тъмна материя" (Big Bang Initial Conditions and Self-Interacting Hidden Dark Matter) в Physical Review D, са забележителни.

Дори при минимални взаимодействия между двата сектора, Нат и Ли откриват, че влиянието на тъмната материя върху видимата материя може да има значително въздействие върху наблюдаваните явления, като константата на Хъбъл, която описва разширяващата се природа на Вселената.

Една решаваща променлива в техните модели е температурата на скрития сектор по време на Големия взрив. Въпреки че се смята, че видимият сектор е бил изключително горещ в момента на създаването, първоначалната температура на тъмния сектор остава неизвестна.

Нат и неговият екип моделират и двата сценария - горещ и студен тъмен сектор - и установяват, че въпреки значителните разлики между моделите, и двата са в съответствие с видимата вселена, която наблюдаваме днес.

Оместване на границите на експерименталните възможности

Вместо да разглежда това откритие като ограничение на техния експеримент, Нат подчертава, че то подчертава необходимостта от по-прецизни експериментални инструменти.

Той споменава телескопа "Джеймс Уеб" като пример за следващото поколение инструменти, които ще позволят на изследователите да правят по-точни наблюдения и да хвърлят светлина върху истинската природа на първоначалните условия на тъмния сектор.

В крайна сметка целта на тази работа по моделиране е да разберем по-добре Вселената и нашето място в нея. 

"Какво е значението на това? Човешките същества искат да намерят своето място във Вселената. И повече от това, те искат да отговорят на въпроса защо съществува нашата вселена? И ние проучваме тези въпроси. Това е висшето познание, към което се стреми човечеството",  коментира Нат.

Как видимата и тъмната материя са оформили Вселената

В обобщение, това завладяващо изследване подчертава сложната връзка между тъмната и видимата материя във Вселената.

Чрез оспорването на предположението за независиматга им еволюция и въвеждането на слаби взаимодействия между двата сектора в техните модели за Големия взрив, учените откриват нови пътища за разбиране на произхода и развитието на Вселената.

Тъй като експерименталните възможности продължават да напредват, въпросите, поставени от техните модели, ще намерят отговори, приближавайки ни към разкриването на върховните мистерии на нашето космическо съществуване.

Този стремеж към познание представлява основния човешки стремеж да разберем нашето място във Вселената и самата причина за нейното съществуване.

В предишна статия ви съобщихме за нова радикална идея за същността на частиците тъмна материя - те може да са "тахиони", частици, които се движат по-бързо от светлината.

Справка: Jinzheng Li et al, Big bang initial conditions and self-interacting hidden dark matter, Physical Review D (2023). DOI: 10.1103/PhysRevD.108.115008

ИзточникNew models of Big Bang show that visible universe and invisible dark matter co-evolved , Noah Lloyd, Northeastern University

Още по темата

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !