Wielki Wybuch mógł nie być sam. Pojawieniu się wszystkich cząstek i promieniowania we wszechświecie mógł towarzyszyć kolejny Wielki Wybuch, który zalał nasz wszechświat cząstkami ciemnej materii. I być może uda nam się to wykryć.

W standardowym obrazie kosmologicznym wczesny wszechświat był bardzo egzotycznym miejscem. Być może najbardziej doniosłą rzeczą, jaka wydarzyła się w naszym kosmosie, była inflacja, która w bardzo wczesnych czasach po Wielkim Wybuchu wprowadziła nasz Wszechświat w okres niezwykle szybkiej ekspansji. Kiedy inflacja się skończyła, egzotyczne pola kwantowe, które napędzały to wydarzenie, rozpadły się, przekształcając się w powódź cząstek i promieniowania, które pozostają do dziś.

Kiedy nasz Wszechświat miał mniej niż 20 minut, cząstki te zaczęły składać się w pierwsze protony i neutrony podczas tego, co nazywamy nukleosyntezą Wielkiego Wybuchu. Nukleosynteza Wielkiego Wybuchu jest filarem współczesnej kosmologii, ponieważ stojące za nią obliczenia dokładnie przewidują ilość wodoru i helu w kosmosie.

Usuń wszystkie reklamy z Universe Today

Dołącz do naszego Patreona za jedyne 3 USD!

Korzystaj do końca życia bez reklam

Jednak pomimo sukcesu naszego obrazu wczesnego Wszechświata nadal nie rozumiemy ciemnej materii, która jest tajemniczą i niewidzialną formą materii, która zajmuje ogromną większość masy w kosmosie. Standardowym założeniem w modelach Wielkiego Wybuchu jest to, że każdy proces generujący cząstki i promieniowanie stworzył również ciemną materię. A potem ciemna materia po prostu kręciła się wokół, ignorując wszystkich innych.

Ale zespół naukowców zaproponował nowy pomysł. Twierdzą, że nasze epoki inflacji i Wielkiego Wybuchu nie były odosobnione. Ciemna materia mogła ewoluować wzdłuż zupełnie odrębnej trajektorii. W tym scenariuszu, kiedy inflacja się skończyła, nadal zalewała wszechświat cząstkami i promieniowaniem. Ale nie ciemna materia. Zamiast tego pozostało jakieś pole kwantowe, które nie zanikło. Gdy wszechświat rozszerzał się i ochładzał, to dodatkowe pole kwantowe ostatecznie się przekształciło, powodując powstawanie ciemnej materii.

Zaletą tego podejścia jest to, że oddziela ewolucję ciemnej materii od normalnej materii, dzięki czemu nukleosynteza Wielkiego Wybuchu może przebiegać tak, jak ją obecnie rozumiemy, podczas gdy ciemna materia ewoluuje osobnym torem.

Takie podejście otwiera również możliwości eksploracji bogatej gamy modeli teoretycznych ciemnej materii, ponieważ teraz, gdy ma ona oddzielną ścieżkę ewolucyjną, łatwiej jest śledzić ją w obliczeniach, aby zobaczyć, jak może się ona porównywać z obserwacjami. Na przykład zespół odpowiedzialny za artykuł był w stanie ustalić, że jeśli istniał tak zwany Ciemny Wielki Wybuch, musiał się on wydarzyć, gdy nasz Wszechświat miał mniej niż miesiąc.

Badania wykazały również, że pojawienie się Ciemnego Wielkiego Wybuchu uwolniło bardzo unikalną sygnaturę silnych fal grawitacyjnych, które utrzymają się we współczesnym wszechświecie. Trwające eksperymenty, takie jak tablice synchronizacji pulsarów, powinny być w stanie wykryć te fale grawitacyjne, jeśli takie istnieją.

Nadal nie wiemy jeszcze, czy doszło do Ciemnego Wielkiego Wybuchu, ale ta praca daje jasną ścieżkę do przetestowania tego pomysłu.