Materia întunecată, substanța misterioasă care constituie un sfert din masa și energia universului, ar putea fi făcută din particule extrem de mici și ușoare, sugerează noi cercetări. Această formă „neplăcută” de materie întunecată, numită asta, deoarece lungimile de undă ale acestor particule minuscule ar fi despărțite pe o zonă colosal uriașă - ar fi modificat cursul istoriei cosmice și ar fi creat filamente lungi și pline de în loc de galaxii neplăcute în universul timpuriu, conform simulărilor.
Descoperirile au consecințe de observație - viitoarele telescoape vor putea privi înapoi în această perioadă timpurie și pot distinge între diferite tipuri de materie întunecată, permițând fizicienilor să înțeleagă mai bine proprietățile acesteia.
Materia întunecată este o substanță masivă necunoscută găsită în tot cosmosul. Nu emite lumină - de unde și numele de materie întunecată - dar efectele sale gravitaționale ajută la legarea grupurilor galactice și fac ca stelele de la marginile galaxiilor să se rotească mai repede decât altfel. Mulți oameni de știință cred că majoritatea materiei întunecate este rece, ceea ce înseamnă că se mișcă relativ lent. Există însă idei cu totul diferite, cum ar fi posibilitatea de a fi micuț și confuz, ceea ce înseamnă că s-ar mișca rapid, deoarece este atât de ușor.
„Simulările noastre arată că primele galaxii și stele care se formează arată foarte diferit într-un univers cu materie întunecată brună decât un univers care are materie întunecată rece”, Lachlan Lancaster, student absolvent de astrofizică la Universitatea Princeton și coautor al unei noi lucrări în revista Physical Review Letters, a spus Live Science.
Lancaster a explicat că cele mai frecvente speculații despre materia întunecată sugerează că este compusă din particule masive slab interactive (WIMPs), care ar avea de câteva zeci sau de sute de ori masa unui proton. Simulările care folosesc acest tip de materie întunecată sunt extrem de bune la re-crearea structurii la scară largă a universului, inclusiv goluri vaste de spațiu gol înconjurat de filamente lungi, spidery de gaz și praf, o formațiune cunoscută sub numele de pânză cosmică. Dar la scări mai mici, astfel de modele conțin o serie de discrepanțe din ceea ce astronomii observă cu telescoapele lor. În această perspectivă standard, materia întunecată ar trebui să se acumuleze în centrele galaxiilor, dar nimeni nu a văzut acest lucru.
În schimb, materia întunecată neplăcută ar fi o lumină neplăcută, poate o miliardime dintr-o miliardime dintr-o miliardime din masa unui electron, potrivit unui comunicat al MIT. Mecanica cuantică afirmă că particulele pot fi de asemenea gândite ca unde, cu lungimi de undă invers proporționale cu masa lor, a spus Lancaster. Deci lungimea de undă a unei astfel de particule ușoare ar fi de mii de ani-lumină.
Prin urmare, materia întunecată înfundată ar avea un timp mai greu de strâns decât materia întunecată de WIMP. În simulări, Lancaster și coautorii săi au arătat că un univers rece de materie întunecată ar avea galaxii care s-au format relativ rapid din halos-uri sferice.
Însă materia întunecată înfundată ar îngreuna, în schimb, șiruri lungi și pline de material - „mai multe filamente gigantice decât galaxii înfundate”, a spus Lancaster - iar galaxiile se vor naște apoi mai mari și mai târziu. Materia întunecată ar avea, de asemenea, un timp mai greu să se acumuleze în centrele galaxiilor, explicând de ce astronomii nu observă această neplăcere când se uită la galaxii.
Instrumente precum telescopul de mare sondaj sinoptic (LSST) din Chile și telescoape de 30 de metri construite în întreaga lume vor putea în curând să privească în unele zile din cele mai vechi zile ale universului. Se așteaptă ca acestea să înceapă să ia date în următorul deceniu, ceea ce înseamnă că „vom începe să vedem efectele materiei întunecate, sau le vom începe”, a spus Lancaster.
Deși alți cercetători au speculat cu privire la materiile întunecate neplăcute, noile simulări fac o muncă mai atentă pentru a-și rezolva efectele cosmologice, a spus Jeremiah Ostriker, astrofizician la Universitatea Columbia, care nu a fost implicat în lucrare.
"Acest lucru ajută să contureze detaliile care ar fi formarea structurii în această teorie a variantelor", a adăugat OStriker. „Și este una dintre cele mai interesante variante de teorie din jur”.
Lancaster a spus că viitoarele simulări ale echipei sale s-ar putea concentra pe captarea mai multor detalii despre efectele materialelor întunecate, putând oferi astronomilor o idee mai bună despre ceea ce s-ar putea aștepta să vadă prin telescoapele lor.
- Cele mai mari 18 mistere nesoluționate în fizică
- Cele 12 cele mai ciudate obiecte din univers
- Deținători de înregistrări cosmice: Cele mai mari 12 obiecte din univers
