Může být temná hmota starší než Velký třesk?

Nové matematické modely naznačují, že temná hmota mohla být vytvořena již před Velkým třeskem během kosmické inflace, kdy vesmír rapidně rychle zvětšil svůj objem. Astronomové se domnívají, že temná hmota tvoří asi 80 % hmoty vesmíru, avšak její původ a složení patří mezi nejvíce nepochopitelné záhady moderní fyziky. Nová studie provedená na Johns Hopkins University napovídá, že temná hmota mohla existovat již ve zlomku sekundy před Velkým třeskem.

Studie publikovaná v Physical Review Letters představuje novou myšlenku, jak mohla být temná hmota vytvořena a jak může být identifikována během astronomických pozorování.

„Studie odhalila novou souvislost mezi fyzikou částic a astronomií,“ říká Tommi Tenkanen, postgraduální student na JHU’s Department of Physics and Astronomy a autor publikované studie. „Pokud se temná hmota skládá z nových částic, které vznikly ještě před Velkým třeskem, následně ovlivňovaly proces, jak unikátně jsou galaxie ve vesmíru rozloženy. Tato souvislost může být využita k odhalení jejich totožnosti a rovněž k vyvození závěrů o čase před Velkým třeskem.“

Zatímco o jejím původu je známo velice málo, astronomové prokázali, že temná hmota hraje zásadní roli při vzniku galaxií a galaktických kup. Ačkoliv neexistují přímá pozorování, astronomové vědí, že temná hmota existuje, a to na základě gravitačního vlivu na pohyb viditelné hmoty a její rozložení v okolním vesmíru.

Většina astronomů doposud předpokládá, že temná hmota musí být vedlejším produktem Velkého třesku. Vědci se dlouhou dobu snažili hledat tento druh hmoty, avšak doposud veškeré experimentální vyhledávání bylo neúspěšné.

„Pokud by byla temná hmota skutečně pozůstatkem Velkého třesku, potom by již v mnoha případech mohli výzkumníci pozorovat přímé signály této látky v různých experimentech částicové fyziky,“ říká Tommi Tenkanen.

Použitím nových jednoduchých matematických konstrukcí studie ukázala, že temná hmota mohla být vytvořena již ve zlomku sekundy před Velkým třeskem v průběhu éry známé jako kosmická inflace, kdy se vesmír rozpínal velmi rychle. Tato rapidně rychlá expanze, jak se předpokládá, vedla k vydatné tvorbě určitých typů částic nazývaných skaláry. Až dosud byla objevena pouze jediná skalární částice, proslulý Higgsův boson.

„Zatím nevíme, co temnou hmotu tvoří, avšak pokud má něco společného s jakoukoliv skalární částicí, musí být starší než Velký třesk,“ vysvětluje Tommi Tenkanen. „S navrženým matematickým scénářem nepředpokládáme nové typy interakcí mezi viditelnou a temnou hmotou kromě gravitace, o které již dlouhou dobu víme.“

Zatímco představa, že temná hmota existovala již před Velkým třeskem není nová, jiní teoretikové nebyli schopni se vyrovnat s kalkulacemi, které tuto myšlenku podporují. Nová studie rovněž naznačuje možný postup k ověření původu této tajemné hmoty na základě pozorování signatur temné hmoty zanechaných na rozložení látky ve vesmíru.

„Zatímco temná hmota je natolik nepolapitelná, než aby byla objevena ve fyzice částic, můžeme odhalit její přítomnost prostřednictvím astronomických pozorování,“ říká Tommi Tenkanen. „Brzy se dozvíme mnohem více o původu temné hmoty, jakmile bude v roce 2022 vypuštěn evropský satelit s názvem Euclid. Bude velmi vzrušující spatřit, jak bude odhalená temná hmota vypadat a zda její zkoumání může být využito k nahlédnutí do období před Velkým třeskem.“

https://scitechdaily.com/dark-matter-may-be-older-than-the-big-bang/ a https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190807190816.htm

autor: František Martinek