Tamna tvar, jedna od najzagonetnijih komponenti svemira, možda je postojala još prije Velikog praska, tvrdi nova studija istraživača sa Sveučilišta Texas u Austinu. Ova smjela teorija izaziva tradicionalna razmišljanja o podrijetlu svemira te nudi svjež pogled na to kako je tamna tvar mogla nastati tijekom ranije, misteriozne faze kozmosa.
Uobičajena teorija kaže da svemir započinje Velikim praskom, koji označava početak vremena, prostora i materije. Neposredno nakon toga, svemir je prošao kroz fazu kozmičke inflacije, šireći se nevjerojatnom brzinom unutar nezamislivo kratkog trenutka.
Međutim, neki znanstvenici predlažu da je kozmička inflacija možda prethodila Velikom prasku, stvarajući uvjete za nastanak svemira kakav danas poznajemo. To otvara mogućnost da je tamna tvar, nevidljiva supstanca koja čini veći dio mase svemira, nastala upravo tijekom te ranije inflatorne faze.
WIFI model
Studija predstavlja teorijski okvir nazvan warm inflation via freeze-in (topla inflacija kroz zamrzavanje) ili WIFI kako bi objasnila kako je tamna tvar mogla nastati. Prema ovom modelu, svemir je tijekom faze inflacije sadržavao “termalnu kupku” zračenja i čestica. Interakcije unutar ovog okruženja mogle su dovesti do stvaranja čestica tamne tvari.
Katherine Freese, teoretska astrofizičarka i jedna od autorica studije, istaknula je posebnost ovog pristupa:
“Ono što je jedinstveno u našem modelu jest da se tamna tvar uspješno stvara tijekom inflacije. U većini modela, sve što nastane tijekom inflacije zatim nestane zbog eksponencijalnog širenja svemira.”
WIFI model nadovezuje se na koncept tople inflacije, gdje se zračenje generira tijekom brzog širenja. To stvara uvjete za rijetke, ali značajne interakcije, poput stvaranja čestica tamne tvari procesom poznatim kao UV zamrzavanje. Za razliku od drugih čestica, ove čestice tamne tvari nikada ne postižu toplinsku ravnotežu, što im omogućuje da opstanu.
Što se događalo prije Velikog praska?
Pitanje što je postojalo prije Velikog praska odavno intrigira znanstvenike. Tradicionalna fizika teško opisuje singularnost—točku beskonačne gustoće i zakrivljenosti—za koju se vjeruje da je prethodila svemiru. Alternativne teorije sugeriraju drugačiji kozmički period, poput kolapsa prethodnog svemira ili inflacijske faze. U tom kontekstu, Veliki prasak predstavlja prijelaz svemira iz ove ranije faze u gusto i vruće stanje iz kojeg su nastali materija i svjetlost.
Iako WIFI model nudi intrigantnu hipotezu, još uvijek nije dokazan. Buduća promatranja kozmičke mikrovalne pozadine (CMB), poput eksperimenta CMB-S4, mogla bi pružiti ključne podatke potrebne za potvrdu ili odbacivanje tople inflacije. Ova opažanja također bi mogla rasvijetliti podrijetlo tamne tvari, približavajući nas rješavanju jedne od najvećih zagonetki svemira.
Kako je izjavio Gabriele Montefalcone, suautor studije:
“Ako buduća promatranja potvrde da je takozvana topla inflacija ispravan koncept, to bi značajno ojačalo slučaj za tamnu tvar koja se stvara prema našem okviru.”
Razotkrivanje podrijetla tamne tvari ključno je za razumijevanje strukture i evolucije svemira. Ako se WIFI model pokaže točnim, mogao bi temeljno promijeniti naše shvaćanje najranijih trenutaka postojanja, pružajući uvid u sile koje su oblikovale kozmos.
