Den rare formen på tyktflytende mørk materie, som står for det meste av saken i universet, kan ha en overraskende effekt på den tidlige utviklingen - og gjøre krusningene fra Big Bang lettere å oppdage. Det er kjent at mørk materie er et mystisk stoff som utgjør 80% av stoffet i vår verden, men interagerer bare med vanlig stoff tyngdekraften. For øyeblikket anses den mest populære kandidaten for mørk materie å være WIMP-er (WIMP-er), svakt samvirke massive partikler, men tiår med leting etter denne partikkelen har ført til ingenting. WIMPs forutsier også spesifikke ting som vi ikke ser i universet, som en sverm av mini-galakser rundt Melkeveien.
Det er andre mørkstoffkandidater. For eksempel undersøkte Paul Shapiro fra University of Texas i Austin og hans kolleger tidligere en alternativ form for mørk materie, som inkluderer partikler kalt bosoner, som - i motsetning til WIMPs og vanlig materie - kan være i samme kvantetilstand. Denne egenskapen kan også tillate dem å sammenfalle til en merkelig, tyktflytende tilstand av materie - et Bose-Einstein-kondensat (BEC), der en bestand av en partikkel oppfører seg som et enkelt kvanteobjekt.
Nå studerer Shapiro og hans doktorgradsstudent Buha Li hvordan denne formen for mørk materie kunne ha påvirket det tidlige universet.
Vekstspurten
Kosmologer er vant til å tenke at universet i de første øyeblikkene av sin eksistens opplevde en eksponentiell vekstspurt. Denne utvidelsen, som fant sted i de første bunnene på sekunder etter Big Bang, kalles inflasjon og skulle sende relativistiske krusninger gjennom romtid - primordiale (eller primitive, kaller det hva du vil) gravitasjonsbølger.
Fysikere trodde de så bevis på disse bølgene da de jobbet med BICEP2-teleskopet i 2013, men dette viste seg ikke å være tilfelle. Men tidligere i år så LIGO-eksperimentet gravitasjonsbølger av kolliderende sorte hull, som beviste at slike bølger faktisk eksisterer.
På standardbildet skal disse urbane gravitasjonsbølgene være så små at LIGO aldri vil se dem. "Det skjer noe helt annet i modellen vår," sier Shapiro. "Mørk materie endrer oppførselen hvis vi går tilbake i tid."
Salgsfremmende video:
Selv om tyktflytende mørkt stoff oppfører seg på nøyaktig samme måte som WIMPs gjør i dag, viser forskernes beregninger at i de tidlige stadiene forandret oppførselen seg: den opptrådte ikke som materie, men som stråling. Når vi beveget oss lenger bakover i tid, var mørk materie tettere og oppførte seg som en væske, motstå kompresjon.
"Når vi prøver å bryte det, må vi huske på presset," sier Shapiro. - Når du samler den i en haug, ønsker den å svulme tilbake. Vi ser ut til å fylle universet med væske."
Forskere forventet ikke å finne dette.
Denne elastisiteten betyr at denne merkelige, tyktflytende mørke materien kan ha bremset universets ekspansjonshastighet på den tiden. Fra helt på slutten av inflasjonen ville universet utvide seg mye saktere med mørk materie enn uten den.
Men de primære gravitasjonsbølgene skal ha skutt gjennom det unge universet i samme hastighet som før. Og fordi de var lettere å trykke på bakgrunnen, kan de være lettere å få øye på.
Primære bølger
I et foredrag på et møte i American Physical Society i Salt Lake City, Utah, forrige måned, sa et par forskere at en slik mørk materie kan undertrykke utvidelsen nok til at gravide bølger ble oppdaget av LIGO-styrker.
I standardhistorien vil de, uten vår mørke materie, være langt under grensen som gravitasjonsbølgedetektorer, nåværende eller fremtidige, kan oppdage dem. Men modellen vår viser at det fortsatt er håp."
Tanya Rejimbo fra LIGO-teamet påpeker at siden det er mye vi ikke vet om hvordan det tidlige universet var, er det umulig å si med sikkerhet om en slik mulighet. Etter hennes mening er det ingen garanti for at disse bølgene eksisterer eller at våre fremtidige detektorer vil kunne se dem. Men dette arbeidet er interessant fordi det gir en slik mulighet.
ILYA KHEL
