Záhadná temná hmota neprestáva prekvapovať vedcov. Nová štúdia navrhuje úplne nový pohľad na temnú hmotu. Podľa výskumníkov z Texaskej univerzity v Austine mohla totiž vzniknúť ešte pred Veľkým treskom, počas krátkeho obdobia, čo označujeme ako kozmická inflácia. O novej štúdii informoval portál ScienceAlert.

Tradične Veľký tresk chápeme ako začiatok všetkého, čiže priestoru, energie, hmoty, aj temnej hmoty. Po ňom nasledovala fáza tzv. kozmickej inflácie, počas ktorej sa vesmír extrémne rýchlo zväčšil. Podľa niektorých fyzikálnych teórií kozmická inflácia mohla prebiehať už pred Veľkým treskom a vytvorila tak podmienky pre vznik temnej hmoty.

Vedci z Texaskej univerzity v Austine predstavili model „WIFI“ (warm inflation via freeze-in), čiže „teplá inflácia prostredníctvom zamrznutia“. Podľa tohto modelu sa temná hmota vytvárala počas inflácie v tzv. „teplom termálnom kúpeli“, kde dochádzalo k malým interakciám medzi žiarením a časticami. Štúdia o novom pohľade na temnú hmotu bola publikovaná v časopise Physical Review Letters.

Youtube / How the Universe Works

Singularite mohol predchádzať kolaps

Štandardne predpokladáme, že pred Veľkým treskom sa vesmír nachádzal v singularite – v bode nekonečnej hustoty a zakrivenia časopriestoru, kde sa fyzikálne zákony rozkladajú. Novšie teórie ale naznačujú, že singularite mohol predchádzať napríklad kolaps predošlého vesmíru, ako predpokladá model tzv. „Veľkého odrazu“, alebo práve kozmická inflácia. Tá trvala len zlomok sekundy, avšak energia, ktorú generovala, sa preniesla do hmoty a žiarenia, čím teda vznikol Veľký tresk.

Mechanizmus teplej inflácie (WI – warm inflation) vychádza z predpokladu, že počas inflácie dochádza k tvorbe žiarenia, ktoré vytvára tzv. termálny kúpeľ, ktorý umožňuje drobné interakcie kľúčové pre vznik temnej hmoty.

NASA

Infláciu poháňa hypotetické pole častíc nazývaných inflatóny, ktoré pripomínajú Higgsov bozón. V scenári teplej inflácie inflatóny strácajú časť svojej energie do žiarenia v termálnom kúpeli a žiarenie následne vytvára častice temnej hmoty prostredníctvom procesu „UV mrazenie“ (FI – freeze in).

Zatiaľ len hypotéza

Častice temnej hmoty v tomto procese nikdy nedosiahnu termálnu rovnováhu so žiarením, takže ich teplota zostáva pod určitou hranicou. Podľa výpočtov vedcov tento mechanizmus dokáže vysvetliť množstvo temnej hmoty, ktoré dnes pozorujeme vo vesmíre.

Model WIFI ponúka nový pohľad na pôvod temnej hmoty, stále ide len o hypotézu, ktorú nie je možné priamo overiť. Existujú však náznaky, že budúce pozorovania by mohli aspoň časť tejto teórie potvrdiť.