Az új kutatások szerint a sötét anyag, a rejtélyes anyag, amely az univerzum tömegének és energiájának egynegyedét teszi ki, rendkívül apró és könnyű részecskékből állhat. A sötét anyagnak ezt a „homályos” formáját, az úgynevezett tényt, hogy mivel ezek a apró részecskék hullámhosszai eloszlanak egy óriási hatalmas területen, megváltoztatta volna a kozmikus történelem menetét, és hosszú és okos szálakat hozhatott létre a korai világegyetemben lévő morcos galaxisok helyett, a szimulációk szerint.
A megállapítások megfigyelési következményekkel járnak - a közelgő távcsövek visszatérhetnek erre a korai időszakra, és potenciálisan megkülönböztethetik a sötét anyag különféle típusait, lehetővé téve a fizikusok számára, hogy jobban megértsék annak tulajdonságait.
A sötét anyag ismeretlen hatalmas anyag, amelyet az egész kozmoszban találnak. Nem ad fényt - tehát a sötét anyag elnevezést -, de gravitációs hatása segít összekapcsolni a galaktikus klasztereket, és a galaxisok szélein lévő csillagok gyorsabb forgását idézik elő, mint amennyire egyébként lenne. Sok tudós úgy gondolja, hogy a legtöbb sötét anyag hideg, ami azt jelenti, hogy viszonylag lassan mozog. De vannak teljesen különböző ötletek, például annak lehetősége, hogy apró és homályos, ami azt jelenti, hogy gyorsan mozog, mert olyan könnyű.
"Szimulációink azt mutatják, hogy az első galaxisok és csillagok, amelyek formálódnak, nagyon eltérőek a homályos sötét anyaggal rendelkező univerzumban, mint a hideg sötét anyaggal rendelkező univerzumban," - mondta Lachlan Lancaster, a Princetoni Egyetem asztrofizika hallgatója és egy új cikk társszerzője. a Physical Review Letters folyóiratban, a Live Science elmondta.
Lancaster kifejtette, hogy a sötét anyaggal kapcsolatos leggyakoribb spekulációk azt sugallják, hogy gyengén interaktív masszív részecskékből (WIMP) áll, amelyeknek néhány tízezer-vagy százszorosa a proton tömege. Az ilyen típusú sötét anyagot használó szimulációk rendkívül jól képesek az univerzum nagyméretű struktúrájának újrateremtésére, beleértve az üres tér hatalmas üregeit, amelyeket hosszú, pókos gáz- és porrétegek vesznek körül, és ez a kozmikus háló. De kisebb léptékben az ilyen modellek számos eltérést tartalmaznak attól, amit a csillagászok megfigyelnek a távcsöveikkel. Ebben a standard nézetben a sötét anyag halmozódhat fel a galaxisok központjában, de senki sem látta ezt megtenni.
A homályos sötét anyag ezzel szemben óvatosan könnyű lenne, talán az elektron tömegének egymilliárdharmadát teszi ki - mondja a MIT nyilatkozata. A kvantummechanika szerint a részecskék hullámnak is tekinthetők, tömegükkel fordítva arányos hullámhosszokkal - mondta Lancaster. Tehát egy ilyen könnyű részecske hullámhossza ezer fényév hosszú lenne.
A homályos sötét anyagnak ezért nehezebb lenne összerakódni, mint a hideg, WIMP sötét anyaggal. A szimulációk során Lancaster és társszerzői megmutatták, hogy egy hideg sötét anyag világegyetemben olyan galaxisok lesznek, amelyek viszonylag gyorsan képződnek a gömbös halókból.
A homályos sötét anyag ehelyett hosszú, okos anyagrészekké alakulna - „óriásibb filamentumokká, mint kövér galaxisokká” - mondta Lancaster -, és a galaxisok nagyobb és később születnek. A sötét anyagnak nehezebb idő is felhalmozódni a galaxisok középpontjában, ami magyarázattal szolgál arra, hogy a csillagászok miért nem figyelik meg ezt a csomósodást, amikor galaxisokra néznek.
Az olyan műszerek, mint a chilei nagy szinoptikus felmérésű távcső (LSST) és a világ minden tájáról épülő 30 méteres távcsövek, hamarosan visszatérhetnek az univerzum legkorábbi napjaiba. Arra számítanak, hogy a következő évtizedben elkezdenek adatgyűjtést, ami azt jelenti, hogy "elkezdjük megfigyelni a homályos sötét anyag hatásait, vagy elkezdjük kizárni őket" - mondta Lancaster.
Noha más kutatók spekuláltak a homályos sötét anyaggal kapcsolatban, az új szimulációk körültekintőbb munkát végeznek annak kozmológiai hatásainak kidolgozásán - mondta Jeremiah Ostriker, a Columbia Egyetem asztrofizikusa, aki nem vett részt a munkában.
"Ez segít felvázolni a szerkezet kialakulásának részleteit ebben a variáns elméletben" - tette hozzá OStriker. "És ez az egyik legérdekesebb variánselmélet."
Lancaster szerint a csapata jövőbeli szimulációi középpontjában a homályos sötét anyag hatásainak további részleteinek rögzítése állhat, amelyek potenciálisan jobb csillagászokat adnak arra, hogy mit láthatnak a távcsőjükön.
- A fizika 18 legnagyobb megoldatlan rejtélye
- A 12 furcsa tárgy az univerzumban
- Kozmikus rekordok: Az univerzum 12 legnagyobb tárgya
