Na fungovanie našich najlepších teórií o vesmíre je potrebné vziať do úvahy existenciu doposiaľ rýdzo hypotetickej látky známej ako temná hmota. Jej presná povaha, vzhľadom na to, že sme ju nikdy nedetegovali, ale naďalej zostáva nejasná.  Na tému upozornil portál IFLScience.

Úplne nový koncept temnej hmoty

Ako ďalej píše portál InterestingEngineering, po celé desaťročia je temná hmota nepolapiteľná látka, o ktorej existencii vieme iba vďaka jej gravitačným účinkom. Treba však povedať, že mnoho vedcov existenciu temnej hmoty popiera a skôr sa prikláňa k teórii MOND, podľa ktorej na vysvetlenie fungovania vesmíru nie je potrebná existencia tejto látky.

Hoci existuje viacero alternatívnych vysvetlení, podľa aktuálne uznávaného modelu je temná hmota jednoducho len častica, ktorú zatiaľ nevieme detegovať. Nedávny výskum publikovaný na predtlačovom serveri arXiv však túto predstavu úplne rúca a predkladá koncept tzv. „Recyklovanej Temnej Hmoty“ známej ako RDM (Recycled Dark Mattter). Podľa nového kozmologického konceptu je táto doposiaľ nepolapiteľná hmota tvorená ultra-ťažkými časticami (UHDM – Ultra-Heavy Dark Matter), ktoré boli generované v dôsledku fázových prechodov raného vesmíru.

Podľa výskumníkov sa UHDM spolu „zaplietli“ do veľkých vesmírnych „vreciek“ alebo „bublín“, čo v konečnom dôsledku viedlo k vytvoreniu čiernych dier, ktoré ďalej emitujú ďalšie častice temnej hmoty.

Jednoducho povedané, štúdia spochybňuje konvenčný pohľad na temnú hmotu ako jednoduchú a ľahkú časticu.

Čo to vôbec znamená?

Doterajšie výskumy a štúdie, v ktorých sa predpokladalo, že temná hmota je tvorená ľahkými časticami, ktoré len ojedinele interagujú s bežnou hmotou čelia mnohým neúspechom. Navyše, rozsiahle pátranie po takýchto časticiach neprinieslo žiadne presvedčivé výsledky. Aj preto teraz výskumníci navrhujú omnoho zložitejší model, v ktorom čierne diery zohrávajú kľúčovú úlohu.

Konkrétne vedci poznamenávajú, že podľa našich doterajších zistení raný vesmír prešiel kriticky dôležitými fázovými prechodmi, pri ktorých sa prírodné sily oddelili od seba a prešli z jednej zjednotenej sily do štyroch základných síl alebo interakcií – silná a slabá interakcia, elektromagnetizmus, gravitácia.

Ako píše ďalej portál LiveScience, pri každom takomto fázovom prechode sa fyzika vesmíru úplne zmenila. Hoci to znie na prvý pohľad divoko, v skutočnosti to až tak divoké nie je, pretože vedci dokážu posledné fázy týchto prechodov reprodukovať v urýchľovači častíc – pri extrémne vysokých energiách pozorujeme, ako sa elektromagnetická a slabá jadrová sila spájajú.

Podľa novej štúdie sa však UHDM mohli pri jednom z týchto fázových prechodov zachytiť. Ak bol tento prechod chaotický, vyvolalo by to tvorbu „bublín“, kde niektoré časti vesmíru prešli na novú fyziku, zatiaľ čo iné ešte túto zmenu neurobili.

V ich modely bola najskôr temná hmota ľahká a v neskorších fázach zostal ťažká. V tomto scenári sa temná hmota v podstate zachytila vo vnútri týchto „bublín“ , teda do oblastí, kde dochádzalo k prudkému nárastu hustoty až pokiaľ sa tieto „bubliny“ nezrútili do čiernej diery. Ako ale vieme, čierne diery sa postupne prostredníctvom Hawkingovho žiarenia odparujú (dochádza k pomalému „odparovaniu“ čiernych dier) vo forme tepelnej energie. V tomto prípade ale vedci hovoria o čiernych dierach, ktoré sa odparili ešte skôr ako sa objavila bežná hmota.

Ako sa čierne diery vyparovali, temná hmota sa vracala späť do vesmíru (preto recyklovaná), pretože čierne diery predtým ako v dôsledku Hawkingovho žiarenia zmizli chrlia do okolia nové častice temnej hmoty. Tento mechanizmus zároveň obmedzuje celkové množstvo temnej hmoty vo vesmíre – z čiernych dier totiž predtým ako zmiznú sa môže „odpariť“ len určité množstvo temnej hmoty.

Tento proces odparovania tiež vytvára mnoho druhov častíc temnej hmoty, a hoci všetky častice temnej hmoty zdieľajú mnoho spoločných čŕt, líšia sa svojimi hmotnosťami, rýchlosťou a spôsobom interakcie s normálnou hmotou. V tomto modeli je teda temná hmota akousi zbierkou rôznych druhov častíc, ktoré sa nachádzajú v „periodickej tabuľke prvkov temnej hmoty“.