Uusi tutkimus ehdottaa, että tumma aine, salaperäinen aine, joka muodostaa neljänneksen maailmankaikkeuden massasta ja energiasta, voi olla valmistettu erittäin pienistä ja kevyistä hiukkasista. Tätä tumman aineen "sumeaa" muotoa kutsuttiin siitä, että koska näiden pienimuotoisten hiukkasten aallonpituudet leviäisivät kolosiaalisesti valtavalle alueelle - olisi muuttanut kosmisen historian kulkua ja luonut pitkiä ja viisaita filamentteja kömpelöiden galaksien sijaan varhaisessa maailmankaikkeudessa, simulaatioiden mukaan.
Havainnoilla on havainnollisia vaikutuksia - tulevat kaukoputket kykenevät palaamaan tähän varhaiseen ajanjaksoon ja mahdollisesti erottamaan eri tyyppiset tummat aineet, jolloin fyysikot voivat paremmin ymmärtää sen ominaisuuksia.
Tumma aine on tuntematon massiivinen aine, jota löytyy koko kosmosta. Se ei anna valoa - tästä myös nimi tumma aine -, mutta sen painovoimavaikutukset auttavat sitomaan galaktisia klustereita ja saavat galaksien reunoilla olevat tähdet pyörimään nopeammin kuin muuten tekisivät. Monet tutkijat uskovat, että suurin osa tummasta aineesta on kylmää, eli se liikkuu suhteellisen hitaasti. Mutta on täysin erilaisia ideoita, kuten mahdollisuus, että se on pieni ja sumea, eli se liikkuu nopeasti, koska se on niin kevyt.
"Simulaatiomme osoittavat, että ensimmäiset muodostuneet galaksit ja tähdet näyttävät hyvin erilaisilta sumean tumman aineen universumissa kuin universumi, jossa on kylmää tummaa ainetta", Lachlan Lancaster, astrofysiikan jatko-opiskelija Princetonin yliopistosta ja uuden kirjoituksen kirjoittaja. lehdessä Physical Review Letters, kertoi Live Science: lle.
Lancaster selitti, että yleisimmät tumma-aineita koskevat spekulaatiot viittaavat siihen, että se koostuu heikosti vuorovaikutteisista massiivisista hiukkasista (WIMP), joilla olisi muutama kymmeniä tai satoja kertoja protonin massa. Tämän tyyppistä tummaa ainetta käyttävät simulaatiot ovat erittäin hyviä luomalla uudelleen maailmankaikkeuden laaja-alainen rakenne, mukaan lukien laajat tyhjän tilan tyhjiöt, joita ympäröivät pitkät, hämärtyvät kaasu- ja pölyfilamentit, muodostuminen, joka tunnetaan nimellä kosminen verkko. Mutta pienemmissä mittakaavoissa tällaiset mallit sisältävät useita eroja siitä, mitä tähtitieteilijät havaitsevat teleskoopillaan. Tässä standardinäkymässä tumman aineen tulisi kasaantua galaksien keskuksiin, mutta kukaan ei ole nähnyt sen tekevän niin.
Sumuinen tumma aine sen sijaan olisi mielenkiintoisesti kevyt, kenties miljardi miljardia miljardia elektronin massaa, MIT: n lausunnon mukaan. Kvanttimekaniikan mukaan hiukkasia voidaan pitää myös aalloina, joiden aallonpituudet ovat käänteisesti verrannollisia niiden massaan, Lancaster sanoi. Joten tällaisen kevyen hiukkasen aallonpituus olisi tuhansia valovuosia.
Sumuisella pimeällä aineella olisi siksi vaikeampaa ryhmittyä yhteen kuin kylmässä, WIMP-pimeässä aineessa. Simulaatioissa Lancaster ja hänen tekijänsä osoittivat, että kylmässä pimeän aineen universumissa olisi galakseja, jotka muodostuivat suhteellisen nopeasti pallomaisista haloista.
Mutta sumea tumma aine yhdistyisi sen sijaan pitkiksi, raikkaiksi materiaalijonoiksi - "jättiläisemmiksi säikeiksi kuin kömpeliksi galakseiksi", Lancaster sanoi - ja galaksit syntyisivät sitten suurempina ja myöhemmin. Pimeässä aineessa olisi myös vaikeampaa kerääntyä galaksien keskuksiin, mikä selittää miksi tähtitieteilijät eivät tarkkaile tätä klumpia galakseja tarkastellessaan.
Soittimet, kuten Chilen suuri synoptic Survey Telescope (LSST) ja ympäri maailmaa rakennettavat 30 metrin luokan kaukoputket, voivat pian kääntyä takaisin joihinkin maailmankaikkeuden varhaisimpiin päiviin. Niiden odotetaan alkavan ottaa tietoja seuraavan vuosikymmenen aikana, mikä tarkoittaa, että "me joko alamme nähdä sumeaisen pimeän aineen vaikutuksia tai alamme sulkea ne pois", Lancaster sanoi.
Vaikka muut tutkijat ovat spekuloineet sumeaan tummaan aineeseen, uudet simulaatiot tekevät huolellisempaa työtä sen kosmologisten vaikutusten selvittämiseksi, kertoi Columbian yliopiston astrofysiikan tutkija Jeremiah Ostriker, joka ei ollut mukana työssä.
"Tämä auttaa määrittelemään yksityiskohdat siitä, mikä rakenteen muodostuminen olisi tässä varianttiteoriassa", OStriker lisäsi. "Ja se on yksi mielenkiintoisimmista variantiteorioista ympärillä."
Lancaster sanoi, että hänen tiiminsä tulevaisuuden simulaatiot saattavat keskittyä kaappaamaan enemmän yksityiskohtia sumeaan pimeän aineen vaikutuksiin, antaen mahdollisesti tähtitieteilijöille paremman kuvan siitä, mitä he saattavat odottaa näkevänsä kaukoputkensa kautta.
- Fysiikan 18 suurinta ratkaisematonta mysteeriä
- Maailmankaikkeuden 12 omituista objektia
- Kosmiset levyrekisterit: maailmankaikkeuden 12 suurinta objektia
