Темный Большой Взрыв как причина появления темной материи

Большой взрыв мог быть не одинок. К появлению всех частиц и излучений во Вселенной, возможно, присоединился еще один Большой Взрыв, который наполнил Вселенную частицами темной материи. И ученые могут быть в состоянии обнаружить его следы.

В стандартной космологической картине ранняя Вселенная была очень экзотическим местом. Возможно, самым важным событием, произошедшим в ней, была инфляция, которая в очень ранние времена после Большого взрыва отправила нашу Вселенную в период чрезвычайно быстрого расширения.

Когда инфляция закончилась, экзотические квантовые поля, вызвавшие это событие, распались, превратившись в поток частиц и излучения, которые существуют и сегодня.

Когда нашей Вселенной было меньше 20 минут, эти частицы начали собираться в первые протоны и нейтроны во время того, что называется нуклеосинтезом Большого взрыва.

Нуклеосинтез Большого взрыва является столпом современной космологии, поскольку расчеты, лежащие в его основе, точно предсказывают количество водорода и гелия в космосе.

Однако, несмотря на успех картины ранней Вселенной, ученые до сих пор не понимают темную материю, таинственную и невидимую форму материи, занимающую большую часть массы.

Стандартное предположение в моделях Большого взрыва состоит в том, что какой бы процесс ни породил частицы и излучение, он также создал темную материю. И после этого темная материя просто была вокруг, игнорируя все остальное.

Но теперь группа исследователей предложила новую идею. Они утверждают, что эпоха инфляции и нуклеосинтеза Большого Взрыва не была одинокой.

Темная материя могла развиваться по совершенно отдельной траектории. В этом сценарии, когда инфляция закончилась, она наполнила Вселенную частицами и излучением. Но не темной материей. Вместо этого осталось еще одно квантовое поле, которое не исчезло.

По мере того как Вселенная расширялась и охлаждалась, это дополнительное квантовое поле в конечном итоге трансформировалось, вызвав образование темной материи.

Преимущество этого подхода заключается в том, что он отделяет эволюцию темной материи от нормальной материи, так что нуклеосинтез Большого взрыва может происходить так, как его понимают в настоящее время, в то время как темная материя развивается по отдельному пути.

Такой подход также открывает возможности для изучения богатого разнообразия теоретических моделей темной материи, потому что теперь, когда у нее есть отдельный эволюционный путь, ее легче отслеживать в расчетах, чтобы увидеть, как она может соотноситься с наблюдениями.

Например, авторы статьи смогли определить, что если так называемый Темный Большой Взрыв и имел место, то он должен был произойти, когда возраст нашей Вселенной был меньше месяца.

Исследование также показало, что появление Темного Большого Взрыва высвободило уникальную сигнатуру сильных гравитационных волн, которые сохранились в современной Вселенной. Текущие эксперименты должны быть в состоянии обнаружить эти гравитационные волны, если они существуют.

Никто до сих пор не знает, произошел ли Темный Большой Взрыв, но эта работа дает четкий путь к проверке такой идеи.