Рождение и эволюция Вселенной – извечные загадки космологии. Согласно общепринятой теории, своим существованием мы обязаны Большому взрыву, который произошел примерно 13,7 млрд лет назад. С тех пор Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью, а причины, по которым это происходит, неизвестны. Массу вопросов у ученых также вызывает таинственная темная материя, которая «удерживает» космические объекты вместе, как будто склеивая их и не поддается непосредственному наблюдению.

Так как темная материя является, по сути, основой, на которой «держатся» звезды и галактики, ученые считают что она может предоставить детальное понимание того, как возникла Вселенная. По этой причине недавно исследователи выдвинули новую, крайне спорную гипотезу, согласно которой в начале времен существовал не один, а два Больших взрыва.

Темная теория Большого взрыва: ученые подозревают, что Вселенную породило два Больших взрыва, а не один

Согласно новой гипотезе, меняющей общепринятое представление о происхождении Вселенной, существует так называемый «Темный Большой взрыв».

В начале времен

Теория Большого взрыва является ведущим объяснением возникновения Вселенной. И хотя современные технологии не позволяют астрономам в полной мере заглянуть в прошлое, многое из того, что нам известном об этом знаменательном событии, почерпнуто из математических формул и моделей.

Считается, что до Большого взрыва все во Вселенной было
сконденсировано в бесконечно малой, горячей и плотной точке (сингулярности), которая внезапно начала раздуваться и растягиваться — сначала с невообразимыми скоростями, а затем с более измеримыми (в течение последних 13,7 миллиардов лет).

Теория большого взрыва гласит, что изначальное излучение высокой энергии, разлетаясь в разные стороны, объединялось в такие структуры как звезды, галактики и скопления галактик.

Период внезапного и взрывного расширения называется космической инфляцией, который длился всего доли секунды. Когда же он внезапно завершился, во Вселенной начали появляться частицы, атомы и вещество, из которого впоследствии сформировались звезды и галактики.

Момент, когда Вселенная перешла от инфляциb к заполнению горячей и плотной плазмой, является началом того, что ученые называют Большим взрывом.

Кстати, кое-что астрономы все-таки могут увидеть – так называемое «эхо» Большого взрыва или реликтовое излучение – тепловое излучение, возникшее вскоре после Большого взрыва и равномерно заполняющее Вселенную. Это распространяющееся во всех направлениях излучение пережило большую часть истории Вселенной и сохранило отпечатки всех изменений, происходивших на протяжении 13,7 миллиардов лет.

Наиболее обоснованная теория происхождения нашей Вселенной гласит, что она родилась в процессе Большого взрыва.

Сегодня большинство членов астрономического сообщества согласны с теорией Большого взрыва, однако некоторые теоретики рассматривают альтернативные варианты. Так, согласно новой гипотезе около 14 млрд лет назад произошел не один Большой взрыв, а два.

Инфляция и темная материя

Чтобы понять, почему ученые предположили существование двух Больших взрывов, вспомним инфляцию, во время которой Вселенная расширялась быстрее скорости света из-за так называемой «ваакумной энергиии”, которая впоследствии изменила форму и создала всю известную нам материю. Ну а любой разговор о материи во Вселенной, как известно, будет неполным без упоминания темной материи, призванной объяснить ряд астрономических аномалий.

Так как галактики состоят из обычной материи, ученые применяют законы физики, чтобы предсказать «правила» их движения. Вот только изучая космос астрономы сталкиваются с рядом сюрпризов, например, со слишком быстрым вращением галактик или определенным скоплением галактик, которого не должно существовать (поскольку отдельные галактики движутся так быстро, что должны избегать гравитационного притяжения своих соседей).

Считается что темная материя не вступает в электромагнитное взаимодействие и по этой причине ненаблюдаема.

Хотя существует несколько возможных объяснений этим и другим астрономическим явлениям, большинство исследователей считают причиной таинственную темную материю (или, если хотите, другую форму материи). Если они правы, то темной материи во Вселенной намного больше обычной (как минимум в пять раз) и эта дополнительная масса создает дополнительное гравитационное притяжение, а значит галактики могут вращаться и двигаться быстрее, чем ожидалось.

Напомним, что единственная причина, по которой исследователи пришли к выводу о существовании темной материи заключается в ее гравитационном воздействии на наблюдаемые космические объекты. И да – не существует никаких доказательств того, что темная материя взаимодействует с наблюдаемыми объектами каким-либо другим образом.

Два Больших взрыва

В работе, еще не прошедшей экспертной оценки и опубликованной на сервере препринтов ArXiV, рассматривается возможность существования сразу двух Больших взрывов. Все потому, что и обычная и темная материя взаимодействуют с помощью гравитации, а значит могли появиться во Вселенной не одновременно. В исследовании предполагается, что, хотя энергия инфляции в конечном итоге перешла в обычную материю, темная материя могла иметь другое происхождение.

Помимо энергии вакуума, ответственной за период инфляции, могла существовать вторая форма энергии – энергия темного вакуума, которая стала источником темной материи, – предполагают авторы нового исследования.

Если темная материя и обычная материя взаимодействуют только посредством гравитации, десятки экспериментов с темной материей, проводимых сегодня, потерпят неудачу (так как зависят от темной и обычной материи).

Если новая гипотеза верна и энергия обычного вакуума и темного вакуума различны, то нет никакой необходимости в том, чтобы они одновременно превращались в частицы: вместо того чтобы быть созданной через долю секунды после рождения Вселенной, темная энергия вакуума могла создать частицы темной материи… через месяц. То есть довольно короткое время по сравнению со временем существования Вселенной, но долгое по сравнению с временными рамками, используемыми в физике элементарных частиц.

В статье утверждается, что «Темный Большой взрыв» мог породить различные типы темной материи, включая частицы, масса которых в 10 триллионов раз превышает массу одного протона. Исследователи предполагают, что Темный Большой взрыв мог привести к образованию более легких частиц, участвующих в процессе поглощения во время столкновений.

Авторы новой работы ожидают, что изучение гравитационных волн может дать ценную информацию о темной теории Большого взрыва. Новая работа также согласуется с более широким сдвигом во взглядах астрономического сообщества, переходящим от единичного события, создающего Вселенную, к рассмотрению множественных фазовых переходов, которые постепенно привели к появлению различных форм материи, включая темную материю.

Темная материя – один из самых интригующих аспектов нашей Вселенной, который не взаимодействует с электромагнитными полями и составляет примерно 27% известной Вселенной и, тем не менее, является одним из самых загадочных природных явлений.

Но можно ли проверить новую гипотезу? Недавние наблюдения ранней Вселенной, произошедшие всего через миллионы лет после Большого взрыва, предоставляют уникальную возможность для изучения этого теоретического “темного” Большого взрыва. Космологи надеются, что тщательное изучение этих ранних моментов может пролить свет на тайны, окружающие темную материю, загадку, которая интриговала астрономов почти полвека.

источник