Viskozās tumšās vielas dīvainā forma, kas veido lielāko daļu Visuma vielas, varētu pārsteidzoši ietekmēt tās agrīno evolūciju - un padarīs vieglāk pamanāmās Lielā sprādziena ripas. Ir zināms, ka tumšā matērija ir noslēpumaina viela, kas veido 80% no vielas mūsu pasaulē, bet mijiedarbojas ar parasto vielu tikai gravitācijas ietekmē. Pašlaik par populārāko tumšās vielas kandidātu tiek uzskatīti WIMP (WIMP), vāji mijiedarbojoties ar masīvajām daļiņām, taču gadu desmitiem ilgi meklējot šīs daļiņas, nekas nav novedis pie tā. WIMPs arī paredz konkrētas lietas, kuras mēs neredzam Visumā, piemēram, mini galaktiku spietu ap Piena Ceļu.
Ir arī citi tumšās matērijas kandidāti. Piemēram, Pols Šapiro no Teksasas Universitātes Ostinā un viņa kolēģi iepriekš pētīja vienu alternatīvu tumšās matērijas formu, kas ietver daļiņas, kuras sauc par bozoniem, kas atšķirībā no WIMP un parastās matērijas var būt vienā un tajā pašā kvantu stāvoklī. Šis īpašums varētu arī ļaut viņiem saplūst dīvainā, viskozā matērijas stāvoklī - Bose-Einšteina kondensātā (BEC), kurā daļiņu populācija uzvedas kā viens kvantu objekts.
Tagad Šapiro un viņa aspirants Buha Li pēta, kā šī tumšās matērijas forma varēja ietekmēt agrīno Visumu.
Izaugsmes spurts
Kosmologi ir pieraduši domāt, ka pirmajos tā pastāvēšanas brīžos Visums piedzīvoja eksponenciālu izaugsmes stimulu. Šo paplašināšanos, kas notika dažās pirmajās sekundēs pēc Lielā sprādziena, sauc par inflāciju, un tai vajadzēja nosūtīt relativistiskas viļņus caur kosmosa laiku - pirmatnēji (vai primitīvi, sauksim to par to, ko jūs darīsit) gravitācijas viļņi.
Fiziķi domāja, ka viņi redzēja šos viļņus, kad viņi 2013. gadā strādāja ar BICEP2 teleskopu, taču izrādījās, ka tas tā nav. Bet šī gada sākumā LIGO eksperimentā tika novēroti melno caurumu sadursmes gravitācijas viļņi, kas pierādīja, ka šādi viļņi patiešām pastāv.
Standarta attēlā šiem pirmatnējiem gravitācijas viļņiem jābūt tik maziem, ka LIGO tos nekad neredzēs. “Kaut kas pilnīgi atšķirīgs notiek mūsu modelī,” saka Šapiro. "Tumšā matērija maina savu uzvedību, ja mēs ejam atpakaļ laikā."
Reklāmas video:
Lai arī viskozā tumšā matērija uzvedas tieši tāpat kā mūsdienās WIMP, zinātnieku aprēķini rāda, ka agrīnā stadijā tās uzvedība mainījās: tā rīkojās nevis kā matērija, bet gan kā starojums. Laika gaitā virzoties vēl tālāk, tumšā viela bija blīvāka un izturējās kā šķidra, pretojoties saspiešanai.
“Mēģinot to izjaukt, mums jāpatur prātā spiediens,” saka Šapiro. - Kad jūs to savācat kaudzē, tas vēlas uzbriest atpakaļ. Liekas, ka mēs piepildām Visumu ar šķidrumu."
Zinātnieki negaidīja, ka to atradīs.
Šī elastība nozīmē, ka šī dīvainā viskozā tumšā viela, iespējams, tajā laikā bija palēninājusi Visuma izplešanās ātrumu. Sākot no pašām inflācijas beigām, Visums ar tumšo vielu paplašinātos daudz lēnāk nekā bez tās.
Bet primārajiem gravitācijas viļņiem vajadzēja izšaut cauri jaunajam Visumam ar tādu pašu ātrumu kā iepriekš. Tā kā tos bija vieglāk izdrukāt uz fona, tos varētu būt vieglāk pamanīt.
Primārie viļņi
Sarunā, kas notika Amerikas fizisko biedrības sanāksmē Soltleiksitijā, Jūtā, pagājušajā mēnesī, pāris zinātnieki sacīja, ka šāda tumšā matērija var nomākt izplešanos pietiekami, lai LIGO spēki varētu atklāt pirmatnējos gravitācijas viļņus.
“Standarta vēsturē, bez mūsu tumšās matērijas, tie atradīsies krietni zem robežas, pie kuras gravitācijas viļņu detektori - pašreizējie vai nākotnes - var tos atklāt. Bet mūsu modelis parāda, ka joprojām ir cerība."
Tanya Rejimbo no LIGO komandas uzsver, ka, tā kā ir tik daudz, ko mēs nezinām par to, kāds bija agrīnais Visums, nav iespējams droši pateikt par šādu iespēju. Viņasprāt, nav garantijas, ka šie viļņi pastāv vai ka mūsu nākotnes detektori tos varēs redzēt. Bet šis darbs ir interesants, jo sniedz šādu iespēju.
ILYA KHEL