Физики из Университета Техаса предложили новую гипотезу о происхождении темной материи, согласно которой она могла возникнуть еще до Большого взрыва, в период космической инфляции — этапа сверхбыстрого расширения Вселенной.
Новая модель, названная WIFI (Warm Inflation through Freeze-In — «Теплая инфляция через замораживание»), объясняет, как темная материя формировалась в этот короткий, но важный период. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Космическая инфляция, по мнению ученых, сопровождалась потерей энергии квантовым полем, вызывавшим расширение Вселенной. В новой гипотезе эта энергия преобразовывалась в излучение, создавая своеобразную тепловую ванну, где происходило образование частиц темной материи через механизм замораживания. В отличие от других моделей, предполагающих, что любые частицы исчезали из-за нарастающего быстрого расширения вселенной, WIFI утверждает, что темная материя могла сохраниться.
«Уникальность нашей модели заключается в том, что темная материя успешно образуется во время инфляции», — объясняет Кэтрин Фриз, один из авторов исследования.
Почему это важно?
Темная материя составляет около 27% массы Вселенной, но ее природа остается загадкой. Большинство существующих моделей предполагают, что она возникла позже, уже после Большого взрыва. WIFI же переносит ее появление в эпоху до начала современной Вселенной.
На данный момент модель нельзя подтвердить напрямую, но ее ключевой элемент — теплая инфляция может быть проверен в рамках предстоящих исследований. Уже действующие проекты по изучению космического микроволнового фона и наблюдения за крупномасштабными структурами во Вселенной смогут протестировать этот сценарий в ближайшее время.
Исследование также намекает, что модель WIFI может объяснить не только происхождение темной материи, но и других частиц, которые сыграли важную роль в ранней эволюции Вселенной.
«Джеймс Уэбб» подтвердил расширение Вселенной со скоростью, превышающей расчетную
Темная материя все же может слабо взаимодействовать с обычной — новые расчеты