Ilość ciemnej materii we Wszechświecie zmniejszyła się o około 2-5%, co może wyjaśniać rozbieżności w wartościach niektórych ważnych parametrów kosmologicznych podczas Wielkiego Wybuchu, a dzisiaj rosyjscy kosmolodzy w artykule opublikowanym w czasopiśmie Physical Review D.
„Wyobraźmy sobie, że ciemna materia składa się z kilku składników, podobnie jak zwykła materia. A jeden składnik składa się z niestabilnych cząstek, których żywotność jest dość długa: w epoce tworzenia się wodoru, setki tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, wciąż znajdują się one we Wszechświecie, a dziś już zniknęły, rozpadając się na neutrina lub hipotetyczne cząstki relatywistyczne. Wtedy ilość ciemnej materii w przeszłości i dziś będzie inna”- powiedział cytowany przez wydział prasowy uniwersytetu Dmitrij Gorbunow z moskiewskiego Phystechu.
Ciemna materia jest hipotetyczną substancją, która przejawia się wyłącznie poprzez oddziaływanie grawitacyjne z galaktykami, wprowadzając zniekształcenia w ich ruchu. Cząstki ciemnej materii nie oddziałują z żadnym rodzajem promieniowania elektromagnetycznego, dlatego nie można ich wykryć podczas bezpośrednich obserwacji. Ciemna materia stanowi około 26% masy Wszechświata, podczas gdy „zwykła” materia stanowi tylko około 4,8% jego masy - wszystko inne spada na nie mniej tajemniczą ciemną energię.
Obserwacje rozmieszczenia ciemnej materii w najbliższych i odległych zakątkach Wszechświata, przeprowadzone za pomocą naziemnych teleskopów i sondy Plancka, ujawniły ostatnio dziwną rzecz - okazało się, że tempo ekspansji Wszechświata i niektóre właściwości „echa” Wielkiego Wybuchu w odległej przeszłości i obecnie są wyraźnie różne. Na przykład dzisiejsze galaktyki oddalają się od siebie znacznie szybciej, niż wynika to z wyników analizy KMPT.
Gorbunov i jego koledzy znaleźli możliwy powód.
Rok temu jeden z autorów artykułu, akademik Igor Tkaczow z Instytutu Fizyki Jądrowej Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie, sformułował teorię tzw. Rozkładającej się ciemnej materii (DDM), w której w przeciwieństwie do ogólnie przyjętej teorii „zimnej ciemnej materii” (CDM) jej część lub całość cząsteczki są niestabilne. Cząsteczki te, jak sugeruje Tkaczow i jego współpracownicy, powinny rozpadać się raczej rzadko, ale w zauważalnych ilościach, aby generować odchylenia między młodym i współczesnym Wszechświatem.
W swojej nowej pracy Tkaczow, Gorbunow i ich kolega Anton Chudaykin próbowali obliczyć, ile ciemnej materii musiało ulec rozpadowi, korzystając z danych zebranych przez Planck i inne obserwatoria, które badały kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła i pierwsze galaktyki we Wszechświecie.
Film promocyjny:
Jak pokazały ich obliczenia, rozpad ciemnej materii może naprawdę wyjaśnić, dlaczego wyniki obserwacji tej substancji za pomocą „Plancka” nie pokrywają się z danymi z obserwacji najbliższych gromad galaktyk.
Co ciekawe, wymaga to rozpadu stosunkowo niewielkiej ilości ciemnej materii - od 2,5 do 5% jej całkowitej masy, której ilość jest prawie niezależna od podstawowych właściwości wszechświata. Teraz, jak wyjaśniają naukowcy, cała ta materia uległa rozkładowi, a reszta ciemnej materii, stabilna w przyrodzie, zachowuje się tak, jak opisuje teoria CDM. Z drugiej strony jest również możliwe, że nadal się rozpada.
„Oznacza to, że w dzisiejszym Wszechświecie ciemnej materii jest o 5% mniej niż podczas tworzenia się pierwszych cząsteczek wodoru i helu po narodzinach Wszechświata. Teraz nie możemy powiedzieć, jak szybko ta niestabilna część uległa dezintegracji, możliwe, że ciemna materia nadal się rozpada nawet teraz, chociaż jest to już kolejny, znacznie bardziej złożony model”- podsumowuje Tkaczow.