Teraz naukowcy sądzą, że temu Wielkiemu Wybuchowi mógł towarzyszyć… drugi Wielki Wybuch – wybuch, który zalał Wszechświat tajemniczą ciemną materią. Dowody na słuszność tej teorii podobno mogą dostarczyć badania fal grawitacyjnych.
Początki Wszechświata a ciemna materia
Większość kosmologów uważa, że po tuż Wielkim Wybuchu we Wszechświecie miał miejsce króciutki okres jego szybkiej ekspansji, znany jako kosmologiczna inflacja. Nikt nie wie, co wywołało tę inflację, ale stanowi ona doskonałe wyjaśnienie dla wielu obserwacji – na przykład dla ekstremalnej geometrycznej „płaskości” Wszechświata.
Przypuszcza się, że inflacja była napędzana przez jakieś egzotyczne pole kwantowe, które przesiąkało czasoprzestrzeń, a które pod koniec inflacji rozpadło się i utworzyło deszcz cząstek oraz promieniowania. Komponenty te miały doprowadzić do tak zwanego „Gorącego Wielkiego Wybuchu”. Ze wspomnianych cząstek, gdy Wszechświat miał około 12 minut, powstały pierwsze atomy.
Część uczonych zastanawia się dodatkowo, co na początku Wszechświata działo się z ciemną materią. Ciemna materia to materia bardzo tajemnicza, której póki co nie jesteśmy w stanie bezpośrednio wykryć. Na jej istnienie wskazuje jednak jej grawitacyjny wpływ na inne typy materii.
Najprostsze modele końca kosmologicznej inflacji i Gorącego Wielkiego Wybuchu sugerują, że w wyniku tego wybuchu Wszechświat został zalany również ciemną materią, która później ewoluowała niezależnym torem. Założenia te przyjęto jednak tylko dla uproszczenia – zdaniem naukowców, którzy niedawno opublikowali swoją pracę w bazie arXiv.
Pierwsze dowody na istnienie ciemnej materii dostrzeżono dopiero w znacznie późniejszych etapach ewolucji Wszechświata – po tym, gdy miała już wystarczająco dużo czasu, by zacząć wywierać grawitacyjny wpływ na „zwykłą” materię. Niekoniecznie więc ta wypełniła Wszechświat już podczas Wielkiego Wybuchu, wraz z normalną materią. Ponadto, jako że ciemna materia nie oddziałuje z normalną materią, mogła mieć swój własny, „Ciemny” Wielki Wybuch.
Drugi Wielki Wybuch
Autorzy wspomnianej pracy postanowili zbadać, jak mógł wyglądać Ciemny Wielki Wybuch. Po pierwsze, postawili hipotezę zakładającą istnienie także tak zwanego „ciemnego” pola kwantowego – niezbędnego, by ciemna materia mogła formować się całkowicie niezależnie.
Scenariusz badaczy zakłada, że Ciemny Wielki Wybuch miał miejsce dopiero po etapie kosmologicznej inflacji – gdy Wszechświat wystarczająco się rozszerzył i ochłodził, by także ciemne pole kwantowe mogło zamienić się w deszcz cząstek – jednakże cząstek ciemnej materii. Zdaniem badaczy Ciemny Wielki Wybuch musiał podlegać pewnym ograniczeniom. Gdyby doszło do niego za wcześnie, byłoby dziś za dużo ciemnej materii, a gdyby za późno, byłoby dziś jej za mało. Współczesne obserwacje kosmosu sugerują, że doszło miał on miejsce, gdy Wszechświat miał mniej niż miesiąc.
Co najciekawsze, naukowcy uważają, że Ciemny Wielki Wybuch pozostawił po sobie sygnaturę w falach grawitacyjnych – zmarszczkach w czasoprzestrzeni, które nadal rozlewają się po Wszechświecie. Oznacza to, że pewnego dnia prawdziwość teorii prawdopodobnie będzie można przetestować. Obecne detektory nie są wystarczająco czułe, by te sygnaturę wykryć.
Źródło: arXiv, fot. tyt. ESO/M. Kornmesser