Hogy is van ez?! Úgy tűnik, a sötét anyag már az ősrobbanás előtt is jelen volt!
A sötét anyag titka továbbra is megoldatlan rejtély marad.
Egyes elméletek szerint azonban ez az inflációs periódus valójában már azelőtt bekövetkezett, amit mi ősrobbanásnak nevezünk. Most pedig az austini Texasi Egyetem (UT) fizikusai azt állítják a Physical Review Letters folyóiratban megjelent tanulmányban, hogy a sötét anyag ebben a rövid időintervallumban alakult ki.
A kutatócsoport az új modellt "warm inflation via freeze-in" (WIFI) néven ismeri, amely a befagyasztáson keresztüli meleg inflációt jelenti. Ez a megközelítés arra utal, hogy a sötét anyag részecskéi a sugárzás és a részecskék közötti finom kölcsönhatások révén keletkeznek egyfajta "hőfürdőben" az inflációs időszak során. Az elképzelés lényege, hogy a sötét anyag és a sugárzás közötti interakciók segítik elő a részecskék kialakulását, miközben a környezetük meleg marad.
"A mi modellünk rendkívüli abban, hogy a sötét anyag az inflációs folyamat következtében jön létre. Sok más modellben, amely az inflációt vizsgálja, az infláció során keletkező anyag a világegyetem exponenciális tágulása következtében fokozatosan felnagyítódik, mígnem gyakorlatilag eltűnik" - nyilatkozta Katherine Freese, a UT Austin elméleti asztrofizikusa.
Sokan úgy vélik, hogy az ősrobbanás előtt az univerzum egyetlen szingularitásban foglalt helyet, egy olyan végtelen sűrűségű pontban, ahol a téridő annyira torzult, hogy a fizika hagyományos törvényei érvényüket vesztették. Ebből adódóan néhány tudós azt feltételezi, hogy az ősrobbanást megelőzően valójában egy teljesen más korszak létezett, amely új megközelítéseket igényel a kozmológiai kérdések megértéséhez.
Ez lehet egy korábbi világegyetem összeomlása, mint a "Nagy Bumm"-modellben, vagy lehet kozmikus infláció. Ez a fázis mindössze a másodperc milliomod részéig sem tartott, és az energia átment anyagba és fénybe, hogy azzá váljon, amit mi ősrobbanásként emlegetünk. Ettől kezdve az Univerzum fejlődése az általános relativitáselmélet által leírtak szerint zajlott.
Az új tanulmány szerzői nem az elsők, akik azt állítják, hogy a kozmikus infláció megelőzte az ősrobbanást. Még csak nem is ők az elsők, akik szerint a sötét anyag ebben a korszakban keletkezett. Ami újdonság az az általuk kidolgozott mechanizmus arra vonatkozóan, hogyan keletkezik a furcsa anyag, méghozzá olyan mennyiségben, amely összhangban van a csillagászati megfigyelésekkel.
A meleg infláció, amely az új WIFI-modell keretein belül a "WI" rövidítést kapta, egy érdekes koncepció, amely azt állítja, hogy az univerzum exponenciális tágulása során sugárzás keletkezik. Ez a jelenség egyfajta hőfürdőt teremt, amely lehetőséget biztosít apró, de jelentős kölcsönhatások kialakulására.
A kozmikus infláció mozgatórugója továbbra is rejtély, ám egy lehetséges alternatíva a Higgs-bozonhoz hasonló, inflatonoknak nevezett hipotetikus részecskék mezője. A meleg inflációs modell szerint ez az inflatonmező képes lenne energiájának egy részét elveszíteni a termikus fürdőben található sugárzás hatására.
A sugárzás egy különleges folyamat, az úgynevezett UV-befagyasztás révén létrehozza a sötét anyag részecskéit (itt található az "FI" a WIFI-ben). A sötét anyag sosem éri el az egyensúlyi állapotot a fürdővel, így annak hőmérséklete folyamatosan egy meghatározott küszöbérték alatt marad. A kutatócsoport számításai szerint ez a mechanizmus elegendő mennyiségű sötét anyagot termel ahhoz, hogy a csillagászati megfigyelések alapján megfelelő mennyiségű sötét anyaggal rendelkezzen.
Természetesen, ez nem azt jelenti, hogy a rejtély véglegesen megoldódott. Csupán egy a számos felvetés közül, amelyeket figyelembe kell venni, beleértve azt a lehetőséget is, hogy a sötét anyag egy saját "sötét ősrobbanás" keretein belül jöhetett létre a jövőben.
Jelenleg a WIFI-modell közvetlenül nem vizsgálható, de a közeljövőben egyes aspektusai ellenőrizhetővé válhatnak. A kozmikus mikrohullámú háttérrel kapcsolatos hamarosan esedékes kutatások, például a CMB-S4, lehetőséget adhatnak a meleg infláció elméletének tesztelésére.
Gabriele Montefalcone, az UT fizikusa és a tanulmány társszerzője a SciTechDaily oldalán így fogalmazott: "Amennyiben a jövőbeli megfigyelések alátámasztják, hogy a meleg infláció a helyes elméleti keret, az jelentős mértékben megerősítené a sötét anyag keletkezésére vonatkozó elgondolásainkat."
