Это вещество должно было существовать тысячи лет, прежде чем исчезнуть.
Одна из самых глубоких загадок физики, известная как напряжение Хаббла, может быть объяснена давно исчезнувшей формой темной материи.
Напряжение Хаббла, как уже сообщалось ранее, ссылается на растущее противоречие в физике: Вселенная расширяется, но различные измерения дают разные результаты, чтобы точно определить, как быстро это происходит. Физики объясняют скорость расширения числом, известным как константа Хаббла (H0). H0 описывает своего рода двигатель, который разгоняет частицы на огромные расстояния по всей Вселенной. Согласно закону Хаббла (откуда появилась эта константа), чем дальше что-то от нас, тем быстрее оно движется.
И есть два основных способа вычисления H0. Вы можете изучить звезды и галактики, которые мы видим, и напрямую измерить, как быстро они движутся. Или Вы можете изучить космический микроволновый фон (CMB), послесвечение Большого Взрыва, который заполняет всю Вселенную и кодирует ключевую информацию о ее расширении.
Однако по мере того, как инструменты для выполнения каждого из этих измерений становились все более точными, становилось ясно, что измерения реликтового излучения и прямые измерения в нашей локальной вселенной дают несовместимые ответы.
Исследователи предложили различные объяснения этой диспропорции, начиная от проблем с самими измерениями и заканчивая возможностью того, что мы живем в "пузырьке" низкой плотности внутри большой вселенной. Сейчас команда физиков высказывает предположение, что Вселенная могла кардинально измениться за время после Большого взрыва и сегодня. Если бы древняя форма темной материи распалась, то эта потеря изменила бы массу Вселенной; и при меньшей массе уменьшилась бы гравитация, удерживающая Вселенную, что повлияло бы на скорость, с которой расширяется Вселенная, - что привело бы к противоречию между РИ(реликтовое излучение) и прямыми измерениями скорости расширения Вселенной.
Теплый компонент
Было время, десятилетия назад, когда физики подозревали, что темная материя может быть "горячей" -проноситься вокруг вселенной со скоростью, близкой к скорости света, сказал Дэн Хупер, руководитель группы теоретической астрофизики в Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Батавии, штат Иллинойс, и соавтор новой статьи. Но к середине 1980-х годов они были убеждены, что это невидимое вещество, составляющее большую часть массы Вселенной, скорее всего, движется медленнее и "холодно"."Физики называют наиболее широко распространенную модель Вселенной Лямбда-CDM, что означает "холодная темная материя"."
Тем не менее, сказал Хупер, идея "теплой" темной материи — формы темной материи, которая находится где то между горячей и холодной моделями, - все еще получает некоторое распространение в физическом мире. Некоторые физики предполагают, что темная материя состоит из "стерильных нейтрино", например, теоретических призрачных частиц, которые едва взаимодействуют с материей. Эта гипотетическая темная материя была бы намного теплее, чем позволяют типичные модели Лямбда-CDM, но не горячей.
Другая возможность заключается в том, что большая часть темной материи холодна, но, возможно, часть ее теплая. А на бумаге теплое вещество- не то, что есть сегодня. Это вещество было создано в ранней Вселенной, и через тысячи или десятки тысяч лет оно начало распадаться. «Все это уже прошло».
Эта потерянная масса темной материи представляла бы собой значительную часть общей массы Вселенной, когда она существовала, что привело к другой скорости расширения, когда РИ образовалось сразу после Большого Взрыва. А теперь, миллиарды лет спустя, оно исчезает. И все звезды, и галактики, которые мы можем измерить, будут удаляться от нас со скоростью, определяемой текущей массой Вселенной.
Локальные измерения области пространства, достаточно близкой к Земле, чтобы астрономы могли точно измерить скорость и расстояние отдельных объектов - не требуют интерпретации космологических моделей, поэтому они обычно рассматриваются как более простые и надежные.
Некоторые исследователи все еще предполагают, что могут возникнуть проблемы с нашими измерениями локальной Вселенной. Но большинство попыток разрешить напряженность Хаббла так или иначе связаны с настройкой Лямбда-CDM. Обычно они добавляют что-то к модели, что изменяет то, как Вселенная расширяется или развивается.
Темное Излучение
Первоначальное предложение Хупера своим коллегам по работе вообще не касалось теплой темной материи. Вместо этого он представил себе вторую, потерянную форму холодной темной материи. Но когда они начали проверять эту идею, они обнаружили, что эта дополнительная холодная темная материя разрушает всю структуру Вселенной. Звезды и галактики формировались таким образом, что не соответствовали тому, что мы видим сегодня вокруг себя во Вселенной. Разложившаяся, утраченная форма темной материи, заключили они, должна быть теплой, если она собирается соответствовать наблюдениям.
Новая теория не определяет, из каких частиц может состоять потерянная темная материя, но решительно предполагает, что теплая темная материя могла быть составлена из стерильных нейтрино — частиц, которые другие физики также считают вероятными.
Но что бы это ни было, оно, должно быть, превратилось в нечто еще более экзотическое и слабо взаимодействующее, когда распалось. Материя не может просто перестать существовать; она должна трансформироваться во что-то другое. Если бы это нечто иное было распределено по вселенной иначе или взаимодействовало иначе с другими частицами во Вселенной, это изменило бы способ расширения Вселенной.
