Viskoosse tumeda aine kummalisel kujul, mis moodustab suurema osa universumi ainest, võib selle varajases evolutsioonis olla üllatav mõju - ja see muudab Suure Paugu viljumised hõlpsamini tuvastatavaks. On teada, et tumeaine on salapärane aine, mis moodustab 80% meie maailma ainest, kuid suhtleb tavalise ainega ainult gravitatsiooniliselt. Praegu peetakse tumeda aine kõige populaarsemaks kandidaadiks WIMP-sid (WIMP), mis on nõrga vastasmõjuga massiivsed osakesed, kuid selle osakese otsimine aastakümnete jooksul pole midagi viinud. WIMP-id ennustavad ka konkreetseid asju, mida me universumis ei näe, nagu näiteks Linnutee ümbruses olev mini-galaktikate sülem.
On ka teisi tumeaine kandidaate. Näiteks Paul Shapiro Austini Texase ülikoolist ja tema kolleegid uurisid varem ühte alternatiivset tumeda aine vormi, mis sisaldab bosoonideks kutsutavaid osakesi, mis - erinevalt WIMP-dest ja tavalisest ainest - võivad olla samas kvant olekus. See omadus võiks ka võimaldada neil ühineda kummaliseks, viskoosseks aineseisundiks - Bose-Einsteini kondensaadiks (BEC), milles osakese populatsioon käitub nagu üksik kvantobjekt.
Nüüd uurivad Shapiro ja tema kraadiõppur Buha Li, kuidas see tumeda aine vorm võis mõjutada varajast universumit.
Kasvu spurt
Kosmoloogid on harjunud arvama, et selle olemasolu esimestel hetkedel koges universum eksponentsiaalset kasvu. Seda laienemist, mis toimus mõne esimese sekundi jooksul pärast Suurt Pauku, nimetatakse inflatsiooniks ja see pidi saatma kosmoseaja kaudu relativistlikke laineid - ürgseid (või primitiivseid, nimetage seda siis, mida te kavatsete) gravitatsioonilaineid.
Füüsikute arvates nägid nad 2013. aastal BICEP2 teleskoobiga töötades nende lainete kohta tõendeid, kuid see ei osutunud nii. Kuid selle aasta alguses nägi LIGO eksperiment põrkuvate mustade aukude gravitatsioonilisi laineid, mis tõestasid, et sellised lained on tegelikult olemas.
Tavapildis peaksid need ürgsed gravitatsioonilained olema nii väikesed, et LIGO neid kunagi ei näe. "Meie mudelis toimub midagi täiesti erinevat," ütleb Shapiro. "Tume mateeria muudab oma käitumist, kui läheme ajas tagasi."
Reklaamvideo:
Kuigi viskoosne tumeaine käitub täpselt samamoodi nagu tänapäeval WIMP-id, näitavad teadlaste arvutused, et varajases staadiumis tema käitumine muutus: see toimis mitte nagu mateeria, vaid nagu kiirgus. Ajaliselt veelgi kaugemale liikudes oli tume aine tihedam ja käitus nagu vedelik, vastupandu kokkusurumisele.
"Kui proovime seda murda, peame meeles pidama survet," ütleb Shapiro. - Kui kogute selle hunnikusse, tahab see tagasi paisuda. Näib, et me täidame Universumi vedelikuga."
Teadlased ei lootnud seda leida.
See elastsus tähendab, et see kummaline viskoosne tumeaine võis sel ajal universumi paisumise kiirust aeglustada. Alustades inflatsiooni lõpust, laieneks universum tumeda ainega palju aeglasemalt kui ilma selleta.
Kuid esmased gravitatsioonilained oleks pidanud laskma noore universumi läbi sama kiirusega kui varem. Ja kuna neid oli taustal lihtsam printida, võib neid olla lihtsam märgata.
Primaarsed lained
Eelmisel kuul Utahis Salt Lake Citys asuva Ameerika füüsikaühingu kohtumisel peetud jutus ütlesid paar teadlast, et selline tume aine suudab piisavalt laieneda, et LIGO väed avastaksid ürgset gravitatsioonilainet.
„Tavaajaloos jäävad nad ilma meie tumeda aineta tublisti allapoole piiri, mille juures gravitatsioonilise laine detektorid, praeguse või tulevase, saavad neid tuvastada. Kuid meie mudel näitab, et lootust on veel."
Tanya Rejimbo LIGO meeskonnast juhib tähelepanu sellele, et kuna varase universumi moodi pole veel palju teada, ei saa me sellise võimaluse kohta kindlalt öelda. Tema arvates ei ole mingit garantiid, et need lained eksisteerivad või et meie tulevased detektorid neid näevad. Kuid see töö on huvitav, kuna see pakub sellise võimaluse.
ILYA KHEL
