Тъмната материя, едно от най-странните вещества във Вселената, просто стана по-странна. Оказва се, че този мистериозен (и невидим) материал може да се размножава чрез превръщане на различна „обикновена“ материя в по-тъмна материя, като някакъв вид космически лед-9, съобщават изследователите в списание Physical Review Letters.
Този тип размножаване се нарича експоненциален растеж и се проявява през цялото време в модели на природата, от бактериални колонии до популации от паразитни оси, според предишни изследвания, публикувани в Nature.
„Просто се чудехме, можеш ли да накараш тъмната материя да расте експоненциално въз основа на нейното изобилие?“, казва Джошуа Рудърман, физик на елементарните частици от Нюйоркския университет и съавтор на статията във Physical Review Letters. „И ние осъзнахме един прост начин да го направим.“
Тъмната материя е космологична загадка, откакто легендарният швейцарски астроном Фриц Цвики я описва за първи път в статия от 1933 г. Това е невидимият, недосегаем близнак на обикновена или „барионна“ материя, която съставя всички неща, които можем да видим във Вселената: Земята, звездите, дърветата и дори хората.
Учените не са сигурни от какво е направена тъмната материя или как е възникнала, но знаят, че тя съставлява приблизително 85% от цялата материя във Вселената, според ЦЕРН. Но ако тъмната материя не взаимодейства със светлината и така учените не могат да я видят, как могат да разберат, че тъмната материя е толкова повсеместна?
Тъмната материя разкрива своето съществуване чрез гравитационните си ефекти върху други небесни обекти, като звезди и дори цели галактики. Например, изследователите на НАСА са уловили определени звездни купове, упражняващи много по-голяма гравитация, отколкото би трябвало да е възможно въз основа на количеството видима материя, която съдържат. „Тези наблюдения не биха имали смисъл и не биха били обясними, без наличието на тъмна материя“, каза Кеворк Абазаджиян, космолог от Калифорнийския университет в Ървайн, пред Live Science.
Новият механизъм предполага, че новата тъмна материя идва от обикновена материя. Един известен по-стар механизъм, наречен „замръзване“, твърди, че тъмната материя се е образувала в ранната Вселена, когато всички частици са били смесени в гореща, гъста супа, наречена „термална баня“, Адам Грийн, физик от Университета на Сейнт Томас в Минесота, пише в блога ParticleBites.
Според тази теория, по-голямата част от тези частици са започнали като тъмна материя, които са били унищожени веднага щом влязат в контакт с обикновена материя (известен феномен, наречен анихилация). Обратното на тази теоретична реакция, при която тъмната материя замества изобилната обикновена материя в ранната Вселена, е известна като „замръзване“.
Рудърман и неговите съавтори доведоха модела на замразяване до крайност. Те предполагат, че отначало нормалната материя е превъзхождала много тъмната материя – но това започва да се променя много бързо. Когато частица тъмна материя влезе в контакт с друга частица, тя унищожава другата частица и вместо нея се появяват две частици тъмна материя. Това е подобно на начина, по който други фундаментални частици, като позитрони и електрони, се анихилират един друг, за да произведат два фотона.
За разлика от механизма за замразяване, този модел произвежда тъмна материя с експоненциална, а не логаритмична (или постепенно забавяща) скорост. „Това е напълно различен механизъм. И е интересно да се изследва“, каза Абазаджиян, който не е участвал в проучването.
Ако това наистина е истинският механизъм, той предлага солидно обяснение за настоящото съотношение шест към едно на тъмната материя към обикновената материя.
Но ако тъмната материя превръща всичко останало в по-тъмна материя, означава ли това, че цялата вселена е обречена да се превърне в едно голямо петно от тъмна материя?
Не е задължително. „Ако продължи твърде дълго, ще се окаже, че имаме вселена с много повече тъмна материя в сравнение с това, което сега виждаме в нашата вселена“, казва Рудърман. Но има една особеност – новият механизъм работи само при изключително висока температура. С охлаждането на Вселената, обяснява Рудърман, реакцията спира и количеството тъмна материя става фиксирано.
„Това е универсално свойство на равновесието.“ Въпреки това, моделът на експоненциален растеж остава само един от няколкото възможни механизма за обяснение на тъмната материя. „В момента“, каза Рудърман, „имаме повече въпроси, отколкото отговори.“