Temná hmota, záhadná látka, ktorá tvorí štvrtinu hmoty a energie vesmíru, by mohla byť vyrobená z extrémne malých a ľahkých častíc. Táto „fuzzy“ forma temnej hmoty, ktorá sa nazýva tým, že vlnové dĺžky týchto miniatúrnych častíc by sa rozplývali na kolosálne obrovskej ploche, zmenila by priebeh kozmickej histórie a vytvorila by dlhé a chúlostivé vlákna namiesto nemotorných galaxií v skorom vesmíre, podľa simulácií.
Zistenia majú pozorovacie následky - nadchádzajúce teleskopy sa budú môcť vrátiť do tohto raného obdobia a potenciálne rozlíšiť medzi rôznymi druhmi tmavej hmoty, čo fyzikom umožní lepšie pochopiť jeho vlastnosti.
Temná hmota je neznáma masívna látka nachádzajúca sa vo vesmíre. Nevyvoláva žiadne svetlo - odtiaľ názov tmavá hmota - ale jeho gravitačné účinky pomáhajú spojiť galaktické zhluky a spôsobiť, že hviezdy na okrajoch galaxií sa otáčajú rýchlejšie, ako by inak. Mnoho vedcov verí, že väčšina temnej hmoty je chladná, čo znamená, že sa pohybuje relatívne pomaly. Existujú však úplne odlišné myšlienky, napríklad možnosť, že je malá a nejasná, čo znamená, že by sa pohla rýchlo, pretože je taká ľahká.
„Naše simulácie ukazujú, že prvé galaxie a hviezdy, ktoré sa formujú, vyzerajú vo vesmíre s nejasnou temnou hmotou veľmi odlišne ako vesmír, ktorý má studenú temnú hmotu,“ Lachlan Lancaster, absolventka astrofyziky na Princetonskej univerzite a spoluautorka nového dokumentu v časopise Physical Review Letters, povedal Live Science.
Lancaster vysvetlil, že najbežnejšie špekulácie o temnej hmote naznačujú, že sa skladá zo slabo interaktívnych masívnych častíc (WIMP), ktoré by mali niekoľko desiatok až stonásobok hmotnosti protónu. Simulácie, ktoré používajú tento typ temnej hmoty, sú veľmi dobré pri opätovnom vytváraní rozsiahlej štruktúry vesmíru, vrátane veľkých prázdnych priestorov prázdneho priestoru obklopených dlhými, pavučinovými vláknami plynu a prachu, čo je formácia známa ako kozmická sieť. V menších mierkach však takéto modely obsahujú množstvo nezrovnalostí, ktoré pozorujú astronómovia na svojich ďalekohľadoch. Podľa tohto štandardného pohľadu by sa temná hmota mala hromadiť v strede galaxií, ale nikto to nevidel.
Naopak, fuzzy temná hmota by bola podľa vyjadrenia MIT v protiklade k svetlu neuveriteľne ľahkej, možno miliardtiny miliárdtiny miliardy elektrónov. Kvantová mechanika uvádza, že častice možno tiež považovať za vlny, s vlnovými dĺžkami nepriamo úmernými ich hmotnosti, uviedol Lancaster. Vlnová dĺžka takejto svetelnej častice by teda bola dlhá tisíce svetelných rokov.
Fuzzy tmavá hmota by preto mala ťažšie zhluky než studená tmavá hmota WIMP. V simuláciách Lancaster a jeho spoluautori ukázali, že studený vesmír temnej hmoty by mal galaxie, ktoré sa vytvorili relatívne rýchlo z sférických halogénov.
Fuzzy tmavá hmota by sa namiesto toho zlúčila do dlhých, múdrych šnúr materiálu - „obrovských vlákien ako neohrabaných galaxií,“ povedal Lancaster - a galaxie sa potom narodia väčšie a neskôr. Temná hmota by tiež mala ťažšie nahromadenie sa v strede galaxií, čo by mohlo vysvetľovať, prečo astronómovia pri nahliadnutí na galaxie nepozorujú túto hrboľavosť.
Nástroje ako Veľký synoptický prieskumný ďalekohľad (LSST) v Čile a ďalekohľady triedy 30 metrov budované po celom svete sa čoskoro budú môcť nahliadnuť späť do najranejších dní vesmíru. Očakáva sa, že začnú brať údaje v nasledujúcom desaťročí, čo znamená, že „začneme vidieť účinky hmlistej temnej hmoty alebo ich začneme vylúčiť,“ povedal Lancaster.
Hoci iní vedci špekulovali o fuzzy temnej hmote, nové simulácie robia starostlivejšiu prácu na vypracovaní svojich kozmologických účinkov, uviedol Jeremiah Ostriker, astrofyzik na Columbijskej univerzite, ktorý sa na práci nezúčastnil.
„Toto pomáha načrtnúť podrobnosti o tom, aké by bolo vytvorenie štruktúry v tejto teórii variantov,“ dodal OStriker. „A je to jedna z najzaujímavejších teórií variantov v okolí.“
Lancaster povedal, že jeho budúce simulácie sa môžu zamerať na zachytenie ďalších detailov o efektoch nejasnej temnej hmoty, čo môže astronómom poskytnúť lepšiu predstavu o tom, čo môžu očakávať od svojich ďalekohľadov.
- 18 najväčších nevyriešených záhad vo fyzike
- 12 najpodivnejších objektov vo vesmíre
- Držitelia kozmických záznamov: 12 najväčších objektov vo vesmíre
