Nova istraživanja pokazuju da bi tamna tvar, tajanstvena tvar koja čini četvrtinu mase i energije svemira, mogla biti napravljena od izuzetno sitnih i svijetlih čestica. Taj „zamućeni“ oblik tamne materije nazvao bi se zato što bi se talasne dužine ovih sitnih čestica razmazale na ogromno ogromnom području - izmijenio tijek kozmičke povijesti i stvorio duge i vlažne niti umjesto grudnih galaksija u ranom svemiru, prema simulacijama.
Nalazi imaju posljedice promatranja - nadolazeći teleskopi moći će se zaviriti u ovo rano vremensko razdoblje i potencijalno razlikovati različite vrste tamne materije, omogućavajući fizičarima da bolje razumiju njegova svojstva.
Tamna tvar je nepoznata masivna tvar koja se nalazi u cijelom kozmosu. Ne odaje svjetlost - otuda i naziv tamna tvar - ali njezini gravitacijski učinci pomažu vezivanje galaktičkih klastera i uzrokuju da se zvijezde na rubovima galaksija vrte brže nego inače. Mnogi znanstvenici vjeruju da je većina tamne materije hladna, što znači da se kreće relativno sporo. No, postoje posve različite ideje, poput mogućnosti da je sićušna i nejasna, što znači da bi se brzo kretala jer je tako lagana.
"Naše simulacije pokazuju da prve galaksije i zvijezde koje se oblikuju izgledaju vrlo različito u svemiru s maglovitom tamnom materijom nego u svemiru koji ima hladnu tamnu tvar", Lachlan Lancaster, diplomski student astrofizike na Sveučilištu Princeton i koautor novog rada u časopisu Physical Review Letters, rekao je Live Science.
Lancaster je objasnio da najčešća nagađanja o tamnoj materiji sugeriraju da se sastoji od slabo interaktivnih masivnih čestica (WIMP), koje bi imale nekoliko desetina ili stotina puta veću masu protona. Simulacije koje koriste ovu vrstu tamne materije izuzetno su dobre za ponovno stvaranje sveobuhvatne strukture svemira, uključujući ogromne praznine praznog prostora okružene dugim paukovim vlaknima plina i prašine, formacijom poznatom kao kozmička mreža. Ali na manjim mjerilima takvi modeli sadrže niz odstupanja od onoga što astronomi promatraju svojim teleskopima. U ovom se standardnom pogledu tamna tvar trebala gomilati u središtima galaksija, ali to niko nije vidio.
Nasuprot tome, tamna tvar bi bila umiljato lagana, možda milijarda od milijarde milijarde mase mase elektrona, navodi se u priopćenju s MIT-a. Kvantna mehanika kaže da se čestice mogu smatrati i valovima, a valne duljine su obrnuto proporcionalne njihovoj masi, rekao je Lancaster. Dakle, valna duljina takve svjetlosne čestice bila bi dugačka na tisuće svjetlosnih godina.
Nejasna tamna tvar bi stoga imala teže složiti se zajedno od hladne, WIMP tamne materije. U simulacijama su Lancaster i njegovi koautori pokazali da će hladni svemir tamne materije imati galaksije koje se relativno brzo formiraju iz sfernih haloa.
Ali nejasna tamna tvar bi se umjesto toga spojila u dugačke, mudre nizove materijala - "više divovskih niti od nespretnih galaksija", rekao je Lancaster - i galaksije bi se tada rađale veće i kasnije. Tamnoj bi se materiji također teže nakupljati u centrima galaksija, što bi potencijalno moglo objasniti zašto astronomi ne promatraju ovu nespretnost kada gledaju galaksije.
Instrumenti poput Velikog sinoptičkog istraživačkog teleskopa (LSST) u Čileu i teleskopa klase 30 metara koji se grade širom svijeta uskoro će moći zaviriti u neke od najranijih dana svemira. Očekuje se da će početi uzimati podatke u sljedećem desetljeću, što znači "ili ćemo početi uočavati efekte nejasne tamne materije, ili ćemo ih početi isključivati", rekao je Lancaster.
Iako su drugi istraživači nagađali o maglovitoj tamnoj materiji, nove simulacije pažljivije rade na razrađivanju njegovih kozmoloških učinaka, rekao je Jeremiah Ostriker, astrofizičar sa Sveučilišta Columbia koji nije bio uključen u posao.
"Ovo pomaže iznijeti pojedinosti o tome kakav bi bio oblik strukture u ovoj teoriji varijante", dodao je OStriker. "I to je jedna od najzanimljivijih teorija varijante."
Lancaster je rekao da bi se buduće simulacije njegovog tima mogle usredotočiti na snimanje više detalja o efektima nejasne tamne materije, što potencijalno daje astronomima bolju predstavu o tome što bi mogli očekivati kroz svoje teleskope.
- 18 najvećih nerazriješenih misterija u fizici
- 12 najčudnijih objekata u svemiru
- Vlasnici kozmičkih rekorda: 12 najvećih objekata u svemiru
