Физики смоделировали "сотворение мира"

Астрофизики из Массачусетского технологического института, Принстонского университета и Кембриджского университета впервые смоделировали и представили три вероятных сценария образования галактик на ранней стадии существования Вселенной сразу после Большого взрыва.

Отчет об исследовании появился на сайте Массачусетского института. Ученые смоделировали механизм формирования галактик в зависимости от состояния темной материи.

Считается, что именно она стала основным строительным материалом и до сих пор из нее состоит до 85 процентов Вселенной. Однако о природе темной материи мало что известно. Поэтому исследователи создали модели, предусматривающие три варианта.

В каждом случае они использовали данные исследования ранее зафиксированного "реликтового излучения" - сигнала, испущенного всего через 400 тысяч лет после Большого Взрыва. Оно показало, что темная материя не имела постоянной плотности даже в те ранние времена. Возник вопрос: какой она была?

В первом сценарии темная материя является холодной. Она состоит из медленно движущихся частиц, которые, помимо гравитационных эффектов, не взаимодействуют с обычной материей. Симуляция показала, что при такой природе галактики в ранней Вселенной выглядели бы как сферические ореолы.

Согласно второму сценарию, если темная материя была теплой, то формирующиеся галактики были бы очень вытянутыми. В этом случае они напоминали бы нити.

Для симуляции по третьему сценарию исследователи использовали относительно новую теорию и новое понятие - "нечеткая" темная материя. Если теплая темная материя считается немного более легкой и быстрой версией холодной темной материи, то "нечеткая" - это нечто совершенно иное.

Теоретически, она состоит из сверхлегких частиц. Ее природа является "расплывчатой" - она то теплая, то холодная. В "нечеткой" Вселенной галактики выглядели бы как полосатые нити из-за чередующихся на нитях ярких и темных точек. Таким был бы результат генерации чередующихся сверхплотных и недостаточно плотных концентраций темной материи.

"Изучение первых галактик ранней Вселенной может пролить свет на тип темной материи, который мы имеем сегодня, - говорит соавтор исследования Марк Фогельсбергер. - Если мы увидим их структуру в виде нитей, то это подтвердит вариант с существованием "нечеткой" темной материей. Если нет, то мы сможем исключить эту модель. Теперь у нас есть план того, как это сделать".

Полный текст исследования опубликован в журнале Physical Review Letters.