kozmos.hr
Svemir

Nova studija predlaže novo tumačenje podrijetla tamne tvari

objavljeno

Tim istraživača predložio je novi model objašnjavanja podrijetla tamne tvari, smješten između tzv. ‘freeze-in’ i ‘freeze-out’ modela – tj. da je tamna tvar stvarala tamnu tvar od obične materije.

Tamna tvar

Još uvijek puno toga ne znamo o tamnoj tvari – toj tajanstvenoj, nevidljivoj masi koja bi mogla činiti čak 85 posto svega oko nas – ali novi rad iznosi prilično neobičnu hipotezu o samom stvaranju te tvari. Ukratko: tamna tvar stvara tamnu tvar. Ideja je da su u nekom trenutku u ranim fazama Svemira čestice tamne tvari mogle stvoriti više čestica tamne tvari od čestica obične materije, što bi na neki način objasnilo zašto je sada postoji toliko.

Novo istraživanje se temelji na ranijim prijedlozima ‘termalne kupke’, gdje je obična tvar u obliku plazme proizvela prve dijelove tamne tvari – početne čestice koje su tada mogle imati moć transformacije čestica u tamnu tvar.

‘Tajne’ tamne tvari

„Ovo dovodi do eksponencijalnog rasta gustoće broja tamne tvari u bliskoj analogiji s drugim poznatim eksponencijalnim procesima rasta u prirodi“, piše međunarodni tim fizičara, predvođen Torstenom Bringmannom sa Sveučilišta u Oslu u Norveškoj.

Postoje neka neodgovorena pitanja o ovoj novoj hipotezi – što je, uostalom, normalno kada je u pitanju tamna tvar – ali što je važno, ona se poklapa s promatranjima tamne tvari koja danas imamo putem kozmičko mikrovalno pozadinskog zračenja (CMB).

Iako zapravo ne možemo vidjeti tamnu tvar izravno, ponašanje Svemira, zajedno s elektromagnetskim zračenjem koje čini CMB, snažno sugerira da je tamna tvar negdje vani – i to u ozbiljno velikim količinama.

Postoji niz scenarija koji pokušavaju objasniti količinu tamne tvari koja postoji oko nas. Jedan, nazvan freeze-in, predlaže da, koliko god se tamna tvar mogla pojaviti u vrućoj kupki rane plazme, ništa je nije poništilo. Kako se Svemir širio, postepeno nastajanje tamne tvari je jednostavno prestalo, zauvijek ograničavajući se u određenoj količini.

Nasuprot tome, model freeze-out sugerira da se tamna tvar pojavila jednako brzo kao normalna tvar, ali je dosegla ravnotežu nakon što su antičestice poništile jedan dio. Još jednom, hlađenje Svemira širenjem ‘ohladilo’ je i stvaranje tamne tvari, ali i sposobnost Svemira za brzo uništenje, ostavljajući nam određenu količinu tamne tvari.

Nova mogućnost proizašla iz studije

Ova nova studija predlaže još jednu mogućnost, smještenu manje-više između dva ekstrema. Ako je točna, to bi značilo da je količina tamne tvari rasla vrlo brzo kako se Svemir širio, s tim da se rast usporava i na kraju zaustavlja kako se širenje Svemira usporava.

Budući da su obična i tamna tvar s vremenom postajale sve udaljenije jedna od druge, ova ‘proizvodna linija’ tamne tvari je nestala. Štoviše, prema istraživačima, negdje u CMB-u bi trebao postojati dokaz da je ova teorija točna, pa je sljedeći posao pronaći je. Imamo iznimno osjetljive detektore tamne tvari koji nadziru Svemir, tako da možda neće proći predugo prije nego što čujemo više o ovom novom pristupu razumijevanju proizvodnje tamne tvari – zauzvrat, učeći nas više o stvaranju i rastu Svemira.

„Naš mehanizam na generički način nadopunjuje scenarije toplinske proizvodnje  freeze-in i  freeze-out“, pišu istraživači. „Daljnje i detaljno istraživanje ovog novog načina proizvodnje tamne tvari iz termalne kupke stoga se čini vrlo opravdanim.“

Tamna tvar možda dolazi od iskonskih crnih rupa

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Torsten Bringmann et al., „Dark Matter from Exponential Growth,“ Physical Review Letters, 127 (2021).

David Nield (14. studenoga 2021.), Dark Matter Birthed More of Itself From Regular Matter, Claims Wild New Paper, sciencealert.com (pristup 21. studenoga 2021.)

Ja sam Filip Šimunjak, student sam završne godine studija ranonovovjekovnog povijesti na Filozofskom fakultetu u Zagrebu. U slobodno vrijeme volim čitati i pisati. Svemir, astronomija i astrofizika fasciniraju me od mladosti.