Странната форма на вискозна тъмна материя, която представлява по-голямата част от материята във Вселената, може да има изненадващ ефект върху ранната й еволюция - и да направи вълничките от Големия взрив по-лесни за откриване. Известно е, че тъмната материя е мистериозна субстанция, която съставлява 80% от веществото в нашия свят, но взаимодейства с обикновената материя само гравитационно. В момента най-популярният кандидат за тъмна материя се счита за WIMPs (WIMPs), слабо взаимодействащи масивни частици, но десетилетия на търсене на тази частица не доведоха до нищо. WIMP също така предвиждат специфични неща, които не виждаме във Вселената, като рояк от мини-галактики около Млечния път.
Има и други кандидати за тъмна материя. Например Пол Шапиро от Тексаския университет в Остин и неговите колеги преди това са изследвали една алтернативна форма на тъмна материя, която включва частици, наречени бозони, които - за разлика от WIMP и обикновената материя - могат да бъдат в едно и също квантово състояние. Това свойство също би могло да им позволи да се слеят в странно, вискозно състояние на материята - кондензат Бозе-Айнщайн (BEC), при което популация от частица се държи като единствен квантов обект.
Сега Шапиро и неговият възпитаник Буха Ли изучават как тази форма на тъмна материя би могла да повлияе на ранната Вселена.
Смут на растежа
Космолозите са свикнали да мислят, че в първите моменти от съществуването си Вселената е изживяла експоненциален растеж. Това разширение, което се случи в първите плъзгачи на секунди след Големия взрив, се нарича инфлация и трябваше да изпрати релативистки вълнички през пространството - първични (или примитивни, наречете го каквото щете) гравитационни вълни.
Физиците смятали, че виждат доказателства за тези вълни, когато са работили с телескопа BICEP2 през 2013 г., но това се оказва не така. Но по-рано тази година експериментът LIGO видя гравитационни вълни от сблъскващи се черни дупки, което доказа, че такива вълни действително съществуват.
В стандартната картина тези първични гравитационни вълни трябва да са толкова малки, че LIGO никога няма да ги види. „В нашия модел се случва нещо съвсем различно“, казва Шапиро. "Тъмната материя променя поведението си, ако се върнем назад във времето."
Промоционално видео:
Въпреки че вискозната тъмна материя се държи по абсолютно същия начин, както WIMP днес, изчисленията на учените показват, че в ранните етапи нейното поведение се е променило: тя е действала не като материя, а като радиация. Придвижвайки се още по-назад във времето, тъмната материя беше по-плътна и се държеше като течност, устояваща на компресия.
„Когато се опитваме да го нарушим, трябва да имаме предвид натиска“, казва Шапиро. - Когато го съберете на купчина, той иска да набъбне обратно. Изглежда, че изпълваме Вселената с течност."
Учените не са очаквали да открият това.
Тази еластичност означава, че тази странна вискозна тъмна материя може да е забавила скоростта на разширяване на Вселената по това време. Започвайки в самия край на инфлацията, Вселената ще се разширява много по-бавно с тъмна материя, отколкото без нея.
Но първичните гравитационни вълни трябваше да стрелят през младата Вселена със същата скорост, както преди. И тъй като те бяха по-лесни за печат на фона, може да са по-лесни за печат.
Първични вълни
В разговор по време на среща на Американското физическо общество в Солт Лейк Сити, Юта, миналия месец, няколко учени заявиха, че подобна тъмна материя би могла да потисне разширяването, достатъчно, за да бъдат открити първичните гравитационни вълни от силите на LIGO.
„В стандартната история, без нашата тъмна материя, те ще бъдат много под границата, при която гравитационните детектори на вълни, настоящи или бъдещи, могат да ги открият. Но нашият модел показва, че все още има надежда."
Таня Реджимбо от екипа на LIGO изтъква, че тъй като има много неща, които не знаем каква е била ранната Вселена, не е възможно да се каже със сигурност за такава възможност. Според нея няма гаранция, че тези вълни съществуват или нашите бъдещи детектори ще могат да ги видят. Но тази работа е интересна, защото предоставя такава възможност.
ИЛЯ КХЕЛ