Темна матерія може існувати так довго, що складно навіть уявити: що з'ясували фізики

Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише Popular Mechanics.

Учені не розуміють, що таке темна матерія, але знають, що вона існує. Докази цього було отримано ще понад 50 років тому, коли з'ясувалося, що видима маса галактик не може створювати стільки гравітації для того, щоб ті не розлетілися на частини.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Протягом наступних десятиліть астрофізики отримали більше доказів того, що переважну більшість матерії у Всесвіті, або понад 80%, побачити не можна, адже це темна матерія. Чим би не була темна матерія, вона є головною рушійною силою у Всесвіті завдяки своєму величезному гравітаційному впливу, який контролює формування галактик та еволюцію космосу. Вчені намагаються з'ясувати не тільки те, з чого складається темна матерія, але звідки вона взялася.

Деякі теорії припускають, що темна матерія могла виникнути ще до Великого вибуху. Але ця подія насправді була останнім кроком ще більш катастрофічної події, відомої як космічна інфляція.

Приблизно 13,8 млрд років тому, коли Всесвіт існував лише мізерно малу частину секунди, дивні квантові сили прискорили розширення космосу, розширивши його до неймовірних розмірів. Потім ці квантові сили зникли, і виникли частинки та випромінювання, які заповнили порожній космос. Сотні мільйонів років потому ці частинки зібралися разом, щоб сформувати перші зірки і галактики. Але чи з'явилася темна матерія після Великого вибуху або ж був задіяний якийсь інший механізм?

Шість років тому з'явилася теорія, згідно з якою квантові сили, що призвели до появи космічної інфляції, створили і частинки темної матерії. Це означає, що вся темна матерія виникла, коли космосу було менше однієї трильйонної трильйонної трильйонної трильйонної частки секунди, і задовго до того, як з'явилися перші звичайні частинки і випромінювання.

Минулого року вчені запропонували ще одну теорію, згідно з якою темна матерія утворилася під час фази наростання космічної інфляції, коли квантові сили, що рухають нею, уперше почали стикатися одна з одною. Таким чином темна матерія заповнила Всесвіт і її кількість залишається стабільною попри розширення космосу.

Виходячи з цих теорій виходить, що темна матерія могла виникнути до звичайної матерії, але чи дійсно вона могла зберегтися з плином часу? Це залежить від того, з чого саме складається темна матерія. Деякі моделі припускають, що темна матерія не може розпастися ні на що інше, навіть протягом мільярдів років. Іншими словами, вона, по суті, існуватиме вічно.

Але в деяких інших моделях темна матерія може дуже рідко взаємодіяти сама з собою або зі звичайною матерією і випромінюванням, при цьому зникаючи і виділяючи енергію. Якщо це так, то вчені повинні час від часу бачити світіння темної матерії, що розпадається, з далеких галактик. Це світіння матиме форму неймовірно слабкого випромінювання на дуже певній довжині хвилі світла, яке виділятиметься із загального світла галактики.

Щоб перевірити цю теорію астрофізики спостерігали за прилеглими карликовими галактиками, які вважаються особливо багатими на темну матерію. Вони вирішили, що якщо темна матерія розпадається, то вони зможуть виявити її унікальне світіння.

Але вчені взагалі нічого особливого не побачили, що наклало верхню межу на те, наскільки ефективно може взаємодіяти темна матерія. З урахуванням цих обмежень загальна тривалість життя темної матерії не повинна бути коротшою, ніж 10 у 17 ступені років. Це в 10 мільйонів разів більше, ніж існує Всесвіт.

Це означає, що темна матерія, чим би вона не була, могла з'явитися до того, як з'явився Всесвіт, яким ми його знаємо. І це також означає, що через трильйони років після того, як останні зірки помруть, усі галактики розпадуться, а наш Всесвіт припинить своє існування, темна матерія все ще залишиться.

Як уже писав Фокус, біля Землі відбудеться космічний вибуху 10 разів яскравіший за Місяць. Астрономи виявили подвійну зоряну систему, яка знаходиться відносно близько до нашої планети. Дві зірки зближуються, щоб зіткнутися, але перед цим станеться вибух наднової типу 1a.

Також Фокус писав про те, що підлаштувати майбутні міста на Місяці допоможуть бактерії. При цьому вони ж можуть допомогти підтримувати міцність будівельних матеріалів.