Тъмната материя може да има своя собствена „невидима“ периодична таблица от елементи

Вселената може да е произвела тъмна материя в първите няколко минути от Големия взрив, сочи ново изследване. След това тези частици са били уловени в свръхплътни джобове. Някои от тези джобове се отделили, за да се превърнат в черни дупки, които след това се разтворили в поток от множество "видове" частици от тъмна материя, създавайки "периодична таблица на тъмната материя" от невидими елементи, предполагат авторите на изследването.

ОЩЕ: Нови наблюдения уточниха природата на тъмната материя

Физиците все още се стремят да обяснят тъмната материя - мистериозната, невидима форма на материя, която съставлява по-голямата част от масата на Вселената. Докато космолозите и астрономите са открили косвени доказателства за съществуването на тъмна материя - от скоростите на въртене на звездите в галактиките до най-големите видими структури в Космоса, те още не са идентифицирали точно какво представлява тъмната материя.

Според предишно изследване тъмната материя е проста: един вид изключително лека частица, изпълваща Вселената, която почти никога не е взаимодействала с обикновената (барионна) материя. Но интензивните търсения на нови такива частици се оказали напразни. Това накарало космолозите да се чудят дали частиците тъмна материя може да са много по-редки, но и много по-тежки. Физиците теоретици обаче се борят да намерят модели, които биха зародили Ранната вселена с точния брой такива тежки частици.

В ново изследване, публикувано в базата данни за препринт arXiv, екип от космолози е намерил начин да генерира масивни частици от тъмна материя скоро след Големия взрив.

Според авторите Ранната вселена е претърпяла тежки фазови преходи, тъй като силите на природата са се отделили една от друга, преминавайки от единна обединена сила в четирите фундаментални сили, които познаваме днес. При всеки преход основната физика се е променяла. Това не е толкова диво, колкото звучи, тъй като учените могат да възпроизведат последния от тези преходи в ускорителите на частици: при достатъчно високи енергии, пресъздавайки първите няколко секунди от Големия взрив, можем да наблюдаваме електромагнитните и слабите ядрени сили, които се сливат в едно.

ОЩЕ: Астрономи претеглиха отново Млечния път и откриха, че липсват огромни количества материя

Изследователите открили, че свръхтежката тъмна материя може да е била уловена по време на един от тези фазови преходи в Ранната вселена. Ако преходът се обърка, той ще предизвика образуването на мехурчета, където някои джобове на Вселената са преминали към новата физика, докато останалите не са направили промяната (като мехурчета, заобиколени от течност).

В техния модел най-ранната тъмна материя е била лека, но тъмната материя от по-късни периоди е била тежка. При този сценарий тъмната материя се улавя вътре в мехурчетата, където плътността нараства до точката, в която цялата тъмна материя се разпада и образува черни дупки. Тези черни дупки скоро се изпаряват чрез лъчение на Хокинг - при което лъчението бавно "изтича" от черните дупки под формата на топлинна енергия - много преди появата на нормална материя.

Но докато черните дупки се изпаряват, тъмната материя се завръща, тъй като черните дупки изплюват нови частици тъмна материя, преди да умрат, показва моделът на учените. Този механизъм ограничава общото количество тежка тъмна материя във Вселената, тъй като само толкова може да избяга от черните дупки, преди да се изпарят напълно.

Този процес на изпарение също така генерира множество видове частици от тъмна материя. Въпреки че всички частици от тъмната материя споделят много характеристики (като вероятно почти пълна невидимост), те биха се различавали по своите маси, скорости и начини на взаимодействие с барионната материя. В този модел тъмната материя е огромна колекция от различни видове частици, подобно на барионната материя, която е съставена от цялата периодична таблица на елементите.

ОЩЕ: Тъмната енергия може да "комуникира" с тъмната материя чрез неизвестна сила

Експерименталните доказателства за тази идея са все още далеч, тъй като в момента тя е дълбоко хипотетична концепция. Директното откриване на един или повече видове частици тъмна материя със сигурност би подкрепило идеята. В момента астрономите намират начини да наблюдават гравитационните вълни от Големия взрив, което ще ни даде директен наблюдателен достъп до тази критична епоха в историята на Вселената.

Възможно е да има всякакви нови взаимодействия между тези видове тъмна материя, водещи до сложна мрежа от физика, действаща невидимо в цялата Вселена.