Materia întunecată s-a format în bulele care au apărut în prima secundă de după Big Bang

Deși materia întunecată nu poate fi observată în mod direct, oamenii de știință au realizat o serie de observații despre aceasta pornind de la efectele sale gravitaționale.

Bulele cosmice din Universul timpuriu ar fi putut duce la abundența actuală a materiei întunecate, substanța evazivă care are efecte gravitaționale, dar care nu interacționează cu restul materiei într-un mod pe care oamenii de știință îl pot măsura, notează Live Science.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Această teorie poate explica exact cum s-a condensat materia întunecată din „supa primordială ”de particule a Universului timpuriu. De când astronomul Fritz Zwicky a propus pentru prima dată existența materiei întunecate în 1933, dovezile observaționale au arătat existența unei forme a materiei, invizibile pentru ochii noștri și chiar și pentru cele mai noi instrumente științifice.

Materia întunecată își lasă amprenta prin efectul gravitațional pe care îl exercită asupra stelelor vizibile și a galaxiilor observate de astronomi. Amploarea acestei atracții le permite oamenilor de știință să estimeze ce procent din univers este format din materie întunecată, iar estimările actuale sugerează că vorbim de aproximativ 80%.

De-a lungul timpului cercetătorii au ridicat o serie de întrebări de materia întunecată, printre care se numără și: „Este materia întunecată o colecție de particule elementare? Dacă da, care sunt proprietățile acestor particule, cum ar fi masa și spinul lor? Ce forțe exercită aceste particule și ce interacțiuni experimentează? Când a fost creată materia întunecată și ce interacțiunile au jucat un rol important în formarea sa? ”, după cum explică Andrew Long, profesor de Fizică la Universitatea Rice din Houston, SUA.

Începutul Universului și materia întunecată

Dr. Long, alături de fizicienii Michael Baker, de la Universitatea din Melbourne din Australia, și Joachim Kopp, de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz din Germania, au dorit să răspundă la ultima dintre aceste întrebări „când și cum s-a format materia întunecată?” Astfel au analizat cea mai timpurie perioadă a Universului, la o fracțiune de nanosecundă după Big Bang.

Studiile arată că în această „eră” particulele s-au ciocnit și s-au anihilat reciproc la fel de repede pe cât s-au format, a spus Long. La acea vreme, universul era o supă de particule elementare, asemănătoare cu fizicienii cu quark-gluon plasmă creați în cei mai mari acceleratori de particule. Această supă primordială era inimaginabil de fierbinte și densă și mult prea haotică pentru a se forma particule subatomice mai ordonate, cum ar fi protoni și neutroni.

După ce Universul a început să se extindă, plasma s-a răcit treptat și producția de noi particule s-a oprit. În același timp, particulele s-au îndepărtat și rata de coliziuni a scăzut până când numărul lor a rămas fix. Particulele care au rămas sunt ceea ce oamenii de știință numesc „relicve termice” și au devenit materia pe care o cunoaștem. ”În plus față de toate particulele elementare cunoscute astăzi, există motive să ne imaginăm că au existat și alte particule prezente, cum ar fi materia întunecată”, explică dr. Long.

Evoluția materiei întunecate

În acest nou studiu, echipa a presupus că, în fracțiunile de secundă după Big Bang, plasma a suferit o tranziție de fază similară cu ceea ce se întâmplă acum când materia trece dintr-o stare în alta, cum ar fi atunci când se formează bule de vapori de apă într-o oala cu apa clocotita sau aburul se răcește pentru a forma picături de apa.

„Pe măsură ce aceste bule s-au extins în tot Universul, au acționat ca niște filtre care au ajutat la împărțirea particulelor de materie întunecată din plasmă”, a spus sr. Long. „În acest fel, cantitatea de materie întunecată pe care o măsurăm în Univers astăzi este rezultatul direct al acestei filtrări din primele fracțiuni de secundă după Big Bang”, concluzionează acesta.

Citește și:

Eroare astronomică. Galaxia cu o cantitate neobișnuită de materie întunecată se dovedește a fi cât se poate de obișnuită

O nouă metodă de identificare a particulelor de materie întunecată

Masa Pământului a putut fi calculată folosind o metodă inovativă. Pe viitor, abordarea poate observa posibila materie întunecată din componenţa planetei

Cercetătorii au reuşit să măsoare cantitatea de materie întunecată pe care o pierde Universul