Международная группа физиков-теоретиков предложила довольно неожиданное объяснение природы таинственной темной материи, из которой, как предполагается, состоит большая часть Вселенной. Авторы работы считают, что темная материя, невидимая глазу, произошла из обычной материи, которую мы видим, и что она способна создавать еще больше темной материи из обычной же материи.
Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, а коротко о ней рассказывает Phys.org. Темная материя - это загадочная субстанция, существование которой экспериментально пока не подтверждено.
Тем не менее, общепринятая теория гласит, что именно из нее в основном и состоит Вселенная. Новое исследование не опровергает эту теорию, а дополняет ее. Теоретики даже свою работу начали с цитирования предыдущих исследований. Последние предполагают, что некоторое количество темной материи было создано в пределах первородной "термальной ванны".
Так физики называют некое состояние, при котором первичная плазма, образовавшаяся после Большого взрыва и состоявшая из обычной материи, породила частицы темной материи. Это означает, что поначалу обычной материи во Вселенной было больше, чем темной, но со временем все кардинально изменилось. Однако предыдущая теория не могла объяснить, почему объемы темной материи значительно увеличились, а обычной - сократились.
Именно такое объяснение и дает новое исследование. Его авторы предполагают, что на какой-то стадии эволюции Вселенной частицы темной материи начали производить больше частиц темной же материи из обычных частиц. Вновь образованные частицы темной материи, в свою очередь, начали производить новые частицы темной материи из все тех же обычных частиц. Можно сказать, что темная материя фактически начала "пожирать" обычную материю, захватывая все большее пространство.
Однако такое предположение неминуемо приводит к парадоксу. Ведь если обычная материя превращается в темную материю, то рано или поздно этот процесс должен быть завершен - однажды вся обычная материя должна стать темной. Но у авторов работы нашелся ответ. Они считают, что подобное невозможно из-за быстрого расширения Вселенной.
Теоретики объясняют, что на ранней стадии существования Вселенной "все было близко друг к другу". Поэтому темная материя достаточно легко могла вступать в контакт с обычной материей и преобразовывать ее. Но с течением времени Вселенная расширилась, и темная материя стала все реже сталкиваться с обычной материей. Иными словами, расширение Вселенной замедлило превращение обычной материи в темную, оставив то количество обычной материи, которое, как считается, существует сегодня.
"Команда построила модель, которая показывает, что такая теория может объяснить количество темной материи, которое, как считается, существует в настоящее время, и команда также заявляет, что ее теорию можно проверить, - пишет Боб Йирка, автор Phys.org. - Исследователи утверждают, что если их идеи верны, то в космическом фоновом излучении должен остаться наблюдаемый "отпечаток пальца". Поэтому все, что нужно сделать сейчас, - это найти его".
Термин "темная материя" изначально был предложен для объяснения определенных событий, которые в рамках классической физики объяснить было невозможно. Например, свет далеких звезд и галактик на своем пути к Земле искривляется и преломляется загадочным образом, не поддающимся объяснению при помощи известных нам классических законов. Но все меняется, если предположить, что подобные события происходят под воздействием невидимой нам темной материи.