Tamna tvar, koja čini približno 27% ukupne masene energije svemira, ostaje jedna od najvećih znanstvenih enigmi. Bez interakcije sa svjetlom i poznatim silama, ova nevidljiva tvar desetljećima zaokuplja pažnju znanstvenika. Istraživanje koje je predvodila Jo Verwohlt sa Sveučilišta u Kopenhagenu donosi nova saznanja o ulozi tamne tvari u stvaranju prvih kozmičkih struktura.
Iako je tamna tvar ključna za oblikovanje velikih struktura poput galaksija i klastera, njezin utjecaj na manjim razinama, osobito u ranim fazama svemira, predstavlja izazov za opažanje i analizu. Barioni, poput protona i neutrona, također su igrali važnu ulogu u ranom svemiru, što otežava razlikovanje njihovih učinaka od učinaka tamne tvari.
Istraživanje Jo Verwohlt i njezina tima, objavljeno u časopisu Physical Review D, usmjereno je na tragove koje je tamna tvar mogla ostaviti u vodikovom spektru. Konkretno, istraživali su signale u spektru vodika koji su tijekom širenja svemira pomaknuti prema crvenom dijelu spektra. Ovi signali potječu iz razdoblja formiranja prvih zvijezda i galaksija, kada su interakcije bariona i tamne tvari mogle utjecati na razvoj manjih kozmičkih struktura.
Uloga tamnog zračenja
Jedna od teorija sugerira da je tamna tvar mogla interagirati s “tamnim zračenjem,” hipotetskom silom sličnom elektromagnetizmu. Ovo zračenje moglo je uzrokovati zagrijavanje tamne tvari, što je rezultiralo stvaranjem gravitacijski vezanih “haloa tamne tvari.” Ti haloi mogli su privući plin i time potaknuti formiranje prvih zvijezda.
Unutar ovih halo struktura mogli su se javiti ciklusi gustoće, poznati kao “akustičke oscilacije tamne tvari.” Slične zvučnim valovima, te oscilacije mogle su značajno utjecati na razvoj ranih kozmičkih struktura prije nego što su se brzo ugasile. Međutim, njihovi tragovi mogli bi se očuvati u specifičnim signalima iz tog razdoblja.
Kozmički signali iz prošlosti
Tim istraživača analizirao je 21-centimetarski vodikov signal, koji nastaje kada neutralni vodikovi atomi promijene svoje “spin stanje”. Tijekom ranog svemira, ti atomi apsorbirali su ili emitirali fotone iz kozmičke mikrovalne pozadine, ostavljajući suptilne tragove na spektru.
Primjenom naprednih teorijskih modela, istraživači su povezali te signale s procesima formiranja zvijezda, omogućivši im da istraže kako je tamna tvar utjecala na male kozmičke strukture. Njihova analiza pokazuje da bi radio-teleskop HERA u Južnoj Africi mogao potvrditi postojanje akustičkih oscilacija tamne tvari.
Prema procjenama, za prikupljanje potrebnih podataka bilo bi potrebno oko 18 mjeseci promatranja. Ako se teorije potvrde, otkrića bi mogla značajno proširiti naše razumijevanje tamne tvari i njezine uloge u oblikovanju svemira.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
