Astronomii au descoperit că un eveniment surprinzător a produs materie întunecată înainte de Big Bang

Cercetătorii de la Universitatea Texas din Austin, SUA (UT Austin) au propus un nou model pentru a explica originea materiei întunecate, conform căruia aceasta a apărut în timpul intervalului scurt de dinaintea Big Bang, pe vremea când Universul s-a extins brusc.

În 1981, fizicianul Alan Guth a propus teoria inflației cosmice. Aceasta sugerează că, în timpul primelor momente ale Universului, acesta s-a extins de 1026 de ori în 10-36 de secunde. Universul continuă să se extindă chiar și după inflație, dar nu la o asemenea rată fără precedent.

• NASA anunță că a crescut riscul de impact selenar pentru asteroidul 2024 YR4
• Posibili compuși anti-îmbătrânire au fost descoperiți în bacteriile din sânge

Inflația cosmică a fost un eveniment important deoarece a eliminat toate neregularitățile din structura Universului. Acesta este motivul pentru care, în ciuda vastității și a expansiunii continue, Universul pare uniform și omogen.

În noul lor studiu, cercetătorii propun că inflația a jucat un rol și în formarea materiei întunecate prin scenariul înghețării.

„Ceea ce este unic pentru modelul nostru este că materia întunecată este produsă cu succes în timpul inflației. În majoritatea (altor) modele, tot ceea ce este creat în timpul inflației este apoi umflat de expansiunea exponențială a universului, până la punctul în care nu mai rămâne practic nimic”, a declarat Katherine Freese, cercetător principal și profesor de fizică la UT Austin.

Materia întunecată a înghețat în afară sau înăuntru?

Potrivit autorilor studiului, materia întunecată provine probabil din baia termică din timpul inflației calde. Baia termică se referă la particulele (precum radiația și materia) care interacționează între ele menținând o anumită temperatură în timpul formării Universului.

Această energie termică a fost menținută de câmpul inflaton (câmpul care conduce inflația) prin interacțiunile sale, asigurând un mediu cald în timpul inflației (de aceea se vorbește de inflație caldă). Cu toate acestea, există două posibilități diferite pentru nașterea materiei întunecate din baia termică, scrie InterestingEngineering.

De exemplu, este posibil ca în universul timpuriu, particulele de materie întunecată să fi fost în echilibru termic cu materia obișnuită. Pe măsură ce universul s-a extins și s-a răcit, aceste particule au înghețat – adică au încetat să interacționeze cu materia obișnuită, iar densitatea lor a devenit fixă. Acesta este denumit scenariul înghețării.

Cercetătorii au exclus această posibilitate deoarece, într-un mediu dinamic înconjurat de evenimente intense precum inflația și Big Bang-ul, echilibrul termic ar fi fost probabil perturbat. Astfel, este puțin probabil ca particulele de materie întunecată să fi rămas în echilibru suficient de mult timp pentru a se produce înghețarea.

Universul continuă să se extindă

O altă posibilitate, numită înghețare, presupune că particulele de materie întunecată nu au fost niciodată în echilibru termic. În schimb, acestea au fost produse ca urmare a unor interacțiuni rare de energie înaltă, precum cele care implică radiații UV în universul timpuriu.

Cercetătorii sugerează că, în timpul inflației calde, câmpul cuantic care a declanșat inflația și-a pierdut o parte din energie în favoarea radiațiilor UV, iar această interacțiune a cauzat producerea de particule de materie întunecată care au „înghețat” în cele din urmă, pe măsură ce universul s-a răcit.

În timp ce mulți oameni de știință cred că inflația și înghețarea au avut loc după Big Bang, conform modelului propus – producția de materie întunecată a avut loc înainte de Big Bang, în timpul scurt în care universul s-a extins exponențial datorită inflației cosmice.

Această nouă perspectivă asupra inflației cosmice ar putea influența multe teorii existente care explică originea universului nostru.

Cu toate acestea, descoperirile actuale reprezintă încă o teorie. Autorii studiului trebuie să își valideze modelul WIFI prin observații, ceea ce ar putea dura mulți ani.

Studiul este publicat în revista Physical Review Letters.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Noi cercetări contestă rolul materiei întunecate în formarea galaxiilor

Cel mai ambițios studiu al cerului de până acum ar putea dezvălui misterele materiei și energiei întunecate

Nebuloasa Lupul Întunecat, văzută prin ochii Telescopului Foarte Mare din deșertul Atacama

Roci vechi de miliarde de ani ar putea ascunde materie întunecată, susțin oamenii de știință