Wszechświat utracił ok. 5 proc. ciemnej materii
Rosyjskim naukowcom po raz pierwszy udało się zmierzyć ilość ciemnej materii, którą wszechświat utracił od momentu Wielkiego Wybuchu. Dzisiaj ciemnej materii jest o 5 proc. mniej niż 13,7 mld lat temu.
To odkrycie może wyjaśnić jedną z największych tajemnic współczesnej fizyki - dlaczego wszechświat wydaje się dzisiaj funkcjonować w nieco inny sposób, niż miało to miejsce tuż po Wielkim Wybuchu.
- Rozbieżności między kosmologicznymi parametrami we współczesnym wszechświecie i wszechświatem tuż po Wielkim Wybuchu można wytłumaczyć tylko utratą części ciemnej materii. Teraz po raz pierwszy udało nam się obliczyć, ile mniej materii wszechświat utracił - powiedział Igor Tkaczew z Instytutu Badań Jądrowych w Moskwie.
Ciemna materia to hipotetyczna materia nieemitująca i nieodbijająca promieniowania elektromagnetycznego, zdradzająca swoje istnienie jedynie przez wywierane efekty grawitacyjne. Według astronomów, ciemna materia stanowi 26,8 proc. bilansu masy-energii wszechświata, obok materii widzialnej (4,9 proc.) i dominującej ciemnej energii (68,3 procent).
Naukowcy postanowili przyjrzeć się kosmicznemu promieniowaniu tła (CMB), które jest nazywane także "echem Wielkiego Wybuchu". Kosmiczne promieniowanie tła to promieniowanie cieplne będące pozostałością po Wielkim Wybuchu, co czyni z niego astronomiczną kapsułę czasu.
Parametry kosmologiczne, które rządzą znanym nam wszechświatem - takie jak prędkość światła czy sposób działania grawitacji - wydają się nieznacznie różnić w porównaniu do danych CMB pochodzących z młodego wszechświata. Jednym z wyjaśnień, dlaczego wczesny wszechświat był tak różny od naszego jest hipoteza rozkładającej się ciemnej materii (DDM), która zakłada, że ciemna materia powoli zanika we wszechświecie. Zespół Tkaczewa zaczął analizować to matematycznie.
- Wyobraźmy sobie, że ciemna materia składa się z kilku elementów, jak zwykła materia (protony, elektrony, neutrony, neutrina, fotony). A jeden komponent składa się z nietrwałych cząstek o określonej żywotności. W dobie powstawania wodoru, setki tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, cząstki te nadal były obecne we wszechświecie, a wiele z nich rozpadało się na neutrina lub hipotetyczne cząstki relatywistyczne. W takim przypadku, ilość ciemnej materii w dobie powstawania wodoru będzie inna od czasów obecnych - powiedział Dmitri Gorbunow, także z Instytutu Badań Jądrowych.
Naukowcy przeanalizowali dane dotyczące CMB pochodzące z Kosmicznego Teleskopu Plancka i porównał je z różnymi modelami ciemnej materii, m.in. DDM. Okazało się, że DDM precyzyjnie przedstawia dane obserwacyjne we współczesnym wszechświecie i wyjaśnia, dlaczego wszechświat wygląda inaczej niż 14 mld lat temu.
Wszechświat utracił 2-5 proc. ciemnej materii od momentu swoich narodzin. Fizycy nie są w stanie stwierdzić, jak szybko to nastąpiło i gdzie dokładnie podziała się zaginiona ciemna materia.
