Čudna oblika viskozne temne snovi, ki predstavlja večino materije v vesolju, bi lahko presenetljivo vplivala na njen zgodnji razvoj - in olajšala zaznavo valovanja iz Velikega poka. Znano je, da je temna snov skrivnostna snov, ki v našem svetu predstavlja 80% snovi, vendar z navadno snovjo deluje samo gravitacijsko. Trenutno velja, da so najbolj priljubljeni kandidati za temno snov WIMP (WIMPs), ki slabo vplivajo na masivne delce, vendar desetletja iskanja tega delca niso privedla do ničesar. WIMP napovedujejo tudi posebne stvari, ki jih v vesolju ne vidimo, kot roj mini galaksij okoli Mlečne poti.
Obstajajo tudi drugi kandidati za temno snov. Na primer, Paul Shapiro z univerze v Teksasu v Austinu in njegovi sodelavci so že prej raziskovali eno alternativno obliko temne snovi, ki vključuje delce, imenovane bozoni, ki so - za razliko od WIMP in navadne snovi - lahko v istem kvantnem stanju. Ta lastnost bi jim lahko tudi omogočila, da so se združile v čudno, viskozno stanje snovi - Bose-Einsteinov kondenzat (BEC), v katerem se populacija delcev obnaša kot en sam kvantni objekt.
Zdaj Shapiro in njegov diplomant Buha Li preučujeta, kako bi ta oblika temne snovi lahko vplivala na zgodnje vesolje.
Rast smrčka
Kozmologi so navajeni razmišljati, da je vesolje v prvih trenutkih svojega obstoja doživelo eksponentno rast rasti. Ta širitev, ki se je zgodila v prvih nekaj sekundah po velikem udaru, se imenuje inflacija in naj bi pošiljala relativistične valove skozi vesoljski čas - primordialna (ali primitivna, poimenujete jo, kar želite) gravitacijskih valov.
Fiziki so menili, da vidijo dokaze o teh valovih, ko so leta 2013 sodelovali s teleskopom BICEP2, vendar se to izkazalo, da ni tako. Toda v začetku tega leta je eksperiment LIGO videl gravitacijske valove trkajočih črnih lukenj, ki so dokazali, da taki valovi dejansko obstajajo.
Na standardni sliki naj bodo ti prvotni gravitacijski valovi tako majhni, da jih LIGO ne bo nikoli videl. "V našem modelu se dogaja nekaj povsem drugega," pravi Shapiro. "Temna materija spremeni svoje vedenje, če se vrnemo v čas."
Promocijski video:
Čeprav se viskozna temna materija obnaša povsem enako kot WIMP danes, izračuni znanstvenikov kažejo, da se je v zgodnjih fazah njeno vedenje spremenilo: delovalo je ne kot materija, temveč kot sevanje. V tem času se je temna snov vse gosteje obnašala kot tekočina in se upirala stiskanju.
"Ko ga skušamo razbiti, moramo imeti v mislih pritisk," pravi Shapiro. - Ko ga zberete v kup, želi nabrekniti nazaj. Zdi se, da vesolje napolnimo s tekočino."
Znanstveniki tega niso pričakovali.
Ta elastičnost pomeni, da je morda ta čudna viskozna temna snov takrat upočasnila hitrost širjenja vesolja. Začetek na samem koncu inflacije bi se vesolje veliko bolj počasi širilo s temno snovjo kot brez nje.
Toda primarni gravitacijski valovi bi morali streljati skozi mlado vesolje z enako hitrostjo kot prej. In ker jih je bilo lažje tiskati v ozadju, jih je mogoče lažje opaziti.
Primarni valovi
V pogovoru na sestanku Ameriškega fizikalnega društva v Salt Lake Cityju v ameriški zvezni državi Utah prejšnji mesec je nekaj znanstvenikov povedalo, da lahko takšna temna snov zavira širitev, ki jo lahko sile LIGO zaznajo primordialna gravitacijska valovanja.
»V običajni zgodovini bodo brez naše temne snovi precej pod mejo, na kateri jih lahko zaznajo gravitacijski detektorji valov, sedanji ali prihodnji. Toda naš model kaže, da še vedno obstaja upanje."
Tanya Rejimbo iz ekipe LIGO poudarja, da ker je toliko, da ne vemo, kakšno je bilo zgodnje vesolje, ni mogoče z gotovostjo trditi o takšni možnosti. Po njenem mnenju ni nobenega zagotovila, da ti valovi obstajajo ali da jih bodo naši prihodnji detektorji lahko videli. Toda to delo je zanimivo, ker ponuja takšno priložnost.
ILYA KHEL