A viszkózus sötét anyag furcsa alakja, amely az univerzum anyagának nagy részét teszi ki, meglepő hatással lehet annak korai evolúciójára - és megkönnyíti a Nagyrobbanás hullámainak észlelését. Ismeretes, hogy a sötét anyag egy titokzatos anyag, amely a világ 80% -át teszi ki, ám a rendes anyaggal csak gravitációs kölcsönhatásban van. Jelenleg a sötét anyag legnépszerűbb jelöltjét a WIMP-k (WIMP-k) tekintik, amelyek gyengén kölcsönhatásba lépő hatalmas részecskékkel rendelkeznek, ám ezen részecskék évtizedes keresése semmit sem eredményezett. A WIMP-k olyan konkrét dolgokat is megjósolnak, amelyeket nem látunk az univerzumban, például a Tejút körüli mini-galaxisok rajját.
Vannak más sötét anyag jelöltek is. Például Paul Shapiro az austini texasi egyetemen és kollégái korábban feltárták a sötét anyag egy alternatív formáját, amely magában foglalja a boszonoknak nevezett részecskéket, amelyek - ellentétben a WIMP-kel és a közönséges anyaggal - ugyanabban a kvantumállapotban lehetnek. Ez a tulajdonság azt is lehetővé teheti számukra, hogy furcsa, viszkózus anyagállapotba koaxilálódjon - Bose-Einstein kondenzátum (BEC), amelyben egy részecske populációja egyetlen kvantumobjektumként viselkedik.
Most Shapiro és végzős hallgatója, Buha Li azt vizsgálja, hogy a sötét anyag ez a formája milyen hatással lehet a korai világegyetemre.
Növekedés spurt
A kozmológusok hozzászoktak ahhoz, hogy létezésének első pillanataiban az univerzum exponenciális növekedési lendületet tapasztalt. Ezt a terjeszkedést, amely a nagy robbanás után az első néhány másodpercben történt, inflációnak nevezik, és állítólag relativista hullámokat kellett eljuttatnia az űridőn keresztül - elsődleges (vagy primitív, hívd úgy, amit akarsz) gravitációs hullámokon.
A fizikusok úgy gondolták, hogy ezeknek a hullámoknak a bizonyítékát látják, amikor 2013-ban a BICEP2 távcsővel dolgoztak, ám kiderült, hogy nem ez a helyzet. De ez év elején a LIGO kísérlet az ütköző fekete lyukak gravitációs hullámait látta, amelyek bizonyították, hogy ilyen hullámok valóban léteznek.
A standard képen ezeknek az elsődleges gravitációs hullámoknak olyan kicsinek kell lenniük, hogy a LIGO soha nem látja őket. "Valami teljesen más történik a modellünkben" - mondja Shapiro. "A sötét anyag megváltoztatja viselkedését, ha időben visszatérünk."
Promóciós videó:
Bár a viszkózus sötét anyag pontosan ugyanúgy viselkedik, mint a WIMP-k, a tudósok számításai azt mutatják, hogy a korai szakaszokban viselkedése megváltozott: nem az anyagnak, hanem a sugárzásnak megfelelően viselkedett. Az idő múlásával még tovább haladva a sötét anyag sűrűbb volt, és folyadékként viselkedett, ellenállva a kompressziónak.
"Amikor megpróbáljuk megtörni, szem előtt kell tartanunk a nyomást" - mondja Shapiro. - Ha összegyűjti egy rakásba, akkor meg akarja duzzanni. Úgy tűnik, hogy megtöltjük az Univerzumot folyadékkal."
A tudósok nem számítottak erre.
Ez a rugalmasság azt jelenti, hogy ez a furcsa viszkózus sötét anyag akkor lelassította az univerzum tágulási sebességét. Az infláció legvégénél kezdve az univerzum sokkal lassabban terjed ki a sötét anyaggal, mint anélkül.
Az elsődleges gravitációs hullámoknak ugyanolyan sebességgel kellett volna a fiatal világegyetemen keresztül haladniuk, mint korábban. És mivel könnyebben nyomtathatók a háttérhez képest, könnyebben észlelhetők.
Elsődleges hullámok
Az amerikai fizikai társaság múlt hónapban, Sta Lake Cityben (Utah) tartott találkozóján egy pár tudós elmondta, hogy egy ilyen sötét anyag képes elnyomni az expanziót ahhoz, hogy az őskori gravitációs hullámok észlelhetők legyenek a LIGO erők által.
„A szokásos történelemben, sötét anyagunk nélkül, jóval a határ alatt vannak, amelyen a jelenlegi vagy jövőbeli gravitációs hullámdetektorok észlelhetik őket. De modellünk azt mutatja, hogy van még remény."
Tanya Rejimbo, a LIGO csapata rámutat, hogy mivel még sokat nem tudunk arról, hogy milyen volt a korai világegyetem, lehetetlen egyértelműen mondani egy ilyen lehetőségről. Véleménye szerint nincs garancia arra, hogy ezek a hullámok léteznek, vagy hogy a jövőbeni detektorok látni fogják őket. De ez a munka érdekes, mert ilyen lehetőséget kínál.
ILYA KHEL