Uued uuringud näitavad, et tume aine, salapärane aine, mis moodustab veerandi universumi massist ja energiast, võib olla valmistatud väga väikestest ja kergetest osakestest. See tumeda mateeria "hägune" vorm, mida nimetatakse sellepärast, et nende väikeste osakeste lainepikkused hajutataks kolossaalselt tohutult suurele alale - oleks muutnud kosmilise ajaloo kulgu ja loonud varajases universumis kohmakate galaktikate asemel pikad ja targad kiud, vastavalt simulatsioonidele.
Leiudel on vaatluslikke tagajärgi - peatselt saabuvad teleskoobid saavad tagasi pöörduda sellesse varajasesse perioodi ja potentsiaalselt eristada tumedat ainetüüpi, võimaldades füüsikutel selle omadusi paremini mõista.
Tume aine on kogu kosmoses levinud tundmatu massiline aine. See ei eralda valgust - sellest tuleneb ka tumeaine nimetus -, kuid selle gravitatsioonilised efektid aitavad galaktilisi kobaraid omavahel siduda ja panevad galaktikate servadel olevad tähed pöörlema kiiremini, kui nad muidu teeksid. Paljud teadlased usuvad, et enamus tumeainetest on külmad, mis tähendab, et see liigub suhteliselt aeglaselt. Kuid ideid on täiesti erinevaid, näiteks võimalus, et see on pisike ja hägune, st see liigub kiiresti, kuna see on nii kerge.
"Meie simulatsioonid näitavad, et esimesed moodustuvad galaktikad ja tähed näevad häguse tumeainega universumis väga erinevad kui universumis, kus on külma tumedat ainet," "Lachlan Lancaster, Princetoni ülikooli astrofüüsika magistrant ja uue töö kaasautor. ajakirjas Physical Review Letters, rääkis Live Science.
Lancaster selgitas, et kõige levinumad spekulatsioonid tumeaine kohta näitavad, et see koosneb nõrgalt interaktiivsetest massiivsetest osakestest (WIMP), mille prootoni mass oleks mõnikümmend või -sada korda suurem. Seda tüüpi tumedat ainet kasutavad simulatsioonid on äärmiselt head universumi suuremahulise struktuuri taasloomiseks, sealhulgas ulatuslike tühja ruumi tühimike jaoks, mida ümbritsevad pikad ämblikulaadsed gaasi ja tolmu hõõgniidid, moodustist, mida tuntakse kosmilise veebina. Kuid väiksemates mõõtkavades sisaldavad sellised mudelid mitmeid lahknevusi sellest, mida astronoomid oma teleskoopide abil täheldavad. Selles tavavaates peaks tumeaine kuhjuma galaktikate keskustesse, kuid keegi pole seda näinud.
Hägune tumeaine oleks seevastu mõistuse mõttes kerge, võib-olla miljardi miljardist miljardist elektroni massist, selgub MIT-i avaldusest. Kvantmehaanika väidab, et osakesi võib pidada ka laineteks, mille lainepikkus on nende massiga pöördvõrdeline, ütles Lancaster. Nii oleks sellise kerge osakese lainepikkus tuhandeid valgusaastaid.
Seetõttu on hägusel tumeainel raskem kokku kloppida kui külmal, WIMP-i tumeainel. Simulatsioonides näitasid Lancaster ja tema kaasautorid, et külmas tumeda aine universumis oleksid galaktikad, mis moodustuvad suhteliselt kiiresti sfäärilistest halodest.
Kuid hägune tumeaine haakub selle asemel pikkadeks ja tarkadeks materjaliks - "hiiglaslikumaks hõõgniidiks kui kohmakateks galaktikateks", ütles Lancaster - ja galaktikad sünnivad siis suuremaks ja hiljem. Tumedatel ainetel oleks ka raskem galaktikate keskustesse kuhjuda, selgitades potentsiaalselt, miks astronoomid galaktikaid vaadates seda kohmakust ei tähelda.
Sellised instrumendid nagu Tšiilis asuv suur sünoptilise uuringu teleskoop (LSST) ja kogu maailmas ehitatavad 30-meetrised teleskoobid võimaldavad peatselt pöörduda universumi mõne varasema päeva poole. Eeldatavasti hakkavad nad andmeid koguma järgmisel kümnendil, mis tähendab, et "me kas hakkame nägema häguse tumeaine mõju või hakkame neid välistama", ütles Lancaster.
Kuigi teised teadlased on spekuleerinud häguse tumeaine osas, teevad uued simulatsioonid selle kosmoloogiliste mõjude välja töötamisel hoolikamalt, ütles tööga mitteseotud Columbia ülikooli astrofüüsik Jeremiah Ostriker.
"See aitab visandada üksikasjad selle kohta, milline oleks selle variatsiooni teooria korral struktuuri kujunemine," lisas OStriker. "Ja see on üks huvitavamaid variantide teooriaid."
Lancaster ütles, et tema meeskonna tulevased simulatsioonid võivad keskenduda fuzzy tumeaine mõju üksikasjade jäädvustamisele, andes potentsiaalselt astronoomidele parema ettekujutuse sellest, mida nad võivad oodata oma teleskoopide kaudu.
- Füüsika 18 suurimat lahendamata mõistatust
- 12 kõige kummalisemat objekti universumis
- Kosmilise rekordi omanikud: 12 kõige suuremat objekti maailmas
