H σκοτεινή ύλη, για την οποία επιστήμονες εκτιμούν πως αποτελεί το 80% της μάζας του σύμπαντος, αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της Φυσικής: Το τι είναι ακριβώς και πώς εμφανίστηκε αποτελεί αίνιγμα, ωστόσο νέα μελέτη του Johns Hopkins University υποδεικνύει πως ίσως να υπήρχε από πριν το Big Bang.
Η σχετική μελέτη δημοσιεύτηκε στις 7 Αυγούστου στο Physical Review Letters και παρουσιάζει μια νέα ιδέα σχετικά με τη δημιουργία της και τον εντοπισμό της μέσω αστρονομικών παρατηρήσεων.
«Η μελέτη αποκάλυψε μια νέα σύνδεση μεταξύ της σωματιδιακής φυσικής και της αστρονομίας. Εάν η σκοτεινή ύλη αποτελείται από έα σωματίδια που “γεννήθηκαν” πριν το Big Bang, επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο οι γαλαξίες είναι κατανεμημένοι στον ουρανό με μοναδικό τρόπο. Αυτή η σύνδεση ίσως να χρησιμοποιηθεί για να αποκαλυφθεί η ταυτότητά τους και να εξαχθούν συμπεράσματα και για την εποχή πριν το Big Bang, επίσης» είπε ο Τόμι Τενκάνεν, μεταδιδακτορικός στο Johns Hopkins University και author της μελέτης, σύμφωνα με σχετική ανάρτηση στο EurekAlert.
Αν και δεν είναι ακόμα γνωστά πολλά σχετικά με την προέλευσή της, αστρονόμοι έχουν δείξει πως η σκοτεινή ύλη παίζει σημαντικό ρόλο στη δημιουργία γαλαξιών και συμπλεγμάτων γαλαξιών. Αν και δεν είναι ευθέως παρατηρήσιμη, οι επιστήμονες γνωρίζουν πως υπάρχει εξαιτίας της βαρυτικής της επίδρασης στο πώς η ορατή ύλη κινείται και είναι κατανεμημένη στον χώρο.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα οι επιστήμονες θεωρούσαν πως η σκοτεινή ύλη πρέπει να είναι ουσία που έμεινε από το Big Bang. Ερευνητές αναζητούσαν για πολύ καιρό αυτού του είδους τη σκοτεινή ύλη, μα μέχρι τώρα οι έρευνες ήταν ανεπιτυχείς.
«Αν η σκοτεινή ύλη ήταν όντως απομεινάρι του Big Bang, τότε σε πολλές περιπτώσεις οι ερευνητές θα έπρεπε να είχαν ήδη δει ένα άμεσο ίχνος της σκοτεινής ύλης σε διαφορετικά πειράματα σωματιδιακής φυσικής» είπε ο Τενκάνεν.
Χρησιμοποιώντας μια νέα μαθηματική τεχνική, η μελέτη δείχνει πως η σκοτεινή ύλη ίσως να είχε παραχθεί από πριν το Big Bang, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου γνωστής ως κοσμικός πληθωρισμός, όταν το σύμπαν διαστελλόταν πολύ γρήγορα. Η διαστολή αυτή θεωρείται πως οδήγησε σε μεγάλη παραγωγή βαθμωτών σωματιδίων (scalars). Μέχρι τώρα μόνο ένα τέτοιο έχει ανακαλυφθεί, το διάσημο μποζόνιο του Χιγκς.
«Δεν ξέρουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη, αλλά αν έχει να κάνει κάτι με βαθμωτά σωματίδια, ίσως να είναι αρχαιότερη από το Big Bang. Με το προταθέν μαθηματικό σενάριο, δεν χρειάζεται να κάνουμε υποθέσεις για νέα είδη αλληλεπιδράσεων μεταξύ ορατής και σκοτεινής ύλης πέρα από τη βαρύτητα, που γνωρίζουμε ήδη ότι είναι εκεί» εξήγησε ο Τενκάνεν.
Αν και η ιδέα πως η σκοτεινή ύλη υπήρχε από πριν το Big Bang δεν είναι νέα, άλλοι θεωρητικοί δεν είχαν καταφέρει να παρουσιάσουν υπολογισμούς που να υποστηρίζουν αυτή την ιδέα. Σύμφωνα με τον Τενκάνεν, η νέα μελέτη δείχνει ότι οι επιστήμονες πάντα παρέβλεπαν το απλούστερο δυνατό μαθηματικό σενάριο για την προέλευσή της.
Επίσης, η έρευνα υποδεικνύει έναν τρόπο για να διαπιστωθεί η προέλευση της σκοτεινής ύλης μέσω της παρατήρησης των ιχνών που αυτή αφήνει στον τρόπο που έχει κατανεμηθεί η ύλη στο σύμπαν. «Αν και αυτός ο τύπος σκοτεινής ύλης είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί σε σωματιδιακά πειράματα, μπορεί να αποκαλυφθεί η παρουσία του σε αστρονομικές παρατηρήσεις. Θα μάθουμε σύντομα για την προέλευση της σκοτεινής ύλης όταν εκτοξευτεί ο δορυφόρος Euclid το 2022» σημείωσε ο ερευνητής.
