Velký třesk je popisován jako moment, v němž vznikl viditelný vesmír. Vědci se teď hlouběji zamysleli nad tím, jestli je nutné, že při něm vznikla i neviditelná část kosmu – ta, která tvoří jeho naprostou většinu.
O vesmíru toho ví věda spoustu – tedy o té jedné šestině hmoty, kterou může zkomat. Zbylých pět šestin totiž tvoří záhadná a velmi podivná temná hmota – a zde věda dosud na způsob pozorování nepřišla, takže o ní prakticky nemůže nic zjistit.
- Lidé žijí v prostoru, který je tvořený hmotou – tedy atomy. Ty ale tvoří jen asi 4,6 procenta kosmu.
- Dalších 23 procent kosmu je tvořeno takzvanou temnou hmotou.
- A drtivá většina vesmíru je pro lidstvo zcela neviditelná, 72 procent ho totiž tvoří takzvaná temná energie.
Fyzika dosud předpokládala, že temná hmota (a temná energie) jsou součástí našeho kosmu, takže vznikly ve stejném okamžiku jako jeho zbytek. Jenže to ve skutečnosti není vůbec nutné – temná hmota jako by se vyskytovala „vedle“ našeho světa, s jejíž hmotou neinteraguje. Vědci proto teď přišli s novou hypotézou: Co když temná hmota a temná energie vznikly v jiný čas při „stínovém velkém třesku“, až několik dní po vzniku vesmíru?
Na úsvitu světa
Autory hypotézy jsou američtí fyzikové Austin Katherine Freeseová a Martin Winkler a „temný velký třesk“ se podle nich mohl odehrál nenápadně, což popsali ve studii, která zatím neprošla recentním řízením, vyšla na serveru arXiv.
„V našem scénáři existují dva velké třesky,“ uvedli. Jejich kosmologický model říká, že klasický „horký“ Velký třesk vznikl stejně jako ve standardní teorii a vytvářel horké plazma viditelné hmoty a záření. Temná hmota se ale objevila až při pozdějším, temnějším velkém třesku.
Normální hmota, která tvoří vše, co známe, se formovala právě v tomto mladém vesmíru z atomů. Vesmír byl tehdy velmi horký a velmi hustý. Ale jak se rozpínal a současně ochlazoval, tyto atomy se začaly spojovat do organizovanějších celků – hvězd a galaxií. A teprve tehdy se na scéně měla objevit temná hmota (a možná i temná energie).
Temná hmota podle autorů nové hypotézy mohla při temném třesku vzniknout více způsoby, sami se soustředili na jeden z nich, který jim připadá nejpravděpodobnější. Původní velký třesk v podstatě kromě toho, že vytvořil zárodky běžné hmoty, vytvořil také temné kvantové pole, které se ale okamžitě nerozpadlo.
Jak dny v počátcích vesmíru ubíhaly, pravidelná hmota se ochlazovala na atomy, což je proces známý jako nukleosyntéza při velkém třesku. Pak se ale toto temné kvantové pole přece jen rozpadlo a změnilo svůj stav, což vyvolalo temný velký třesk, který vytvořil temnou hmotu.
Chybějící důkazy o chybějící hmotě
„Neexistuje žádný skutečný důvod pro společný původ viditelné a temné hmoty, kromě jednoduchosti. Zatímco přítomnost fotonů a baryonů ve velmi rané době je dobře prokázána úspěšnou teorií, neexistují žádné sondy, které by prozkoumávaly temnou hmotu před dobou, kdy se začal projevovat vliv temné hmoty na první struktury v kosmu,“ uvádí experti ve své studii.
Jedním z nejzajímavějších důsledků temného velkého třesku podle této nové práce je, že by zanechal stopy, které by mohly být zachytitelné moderními přístroji. Muselo jít o obří událost, která vyvolala gravitační vlny – masivní vlnění v časoprostoru. Autoři navrhují, že tyto vlny by se daly pozorovat u ultrahustých hvězd známých jako pulsary. A dokonce se to možné už brzy stane.
Projekt jménem International Pulsar Timing Array (IPTA) totiž už možná zaznamenal potenciální důkaz temného velkého třesku – jen si toho vědci zatím nevšimli. „Zkoumali jsme citlivost probíhajících a připravovaných experimentů s pulsarovou časovací soustavou na signál gravitačních vln z Temného velkého třesku. Zjistili jsme, že probíhající projekt IPTA má zajímavý potenciál pro objevy Temných velkých třesků, které se odehrávají kolem BBN nebo po něm. Zajímavé je, že předběžný signál gravitačních vln z experimentu NANOGrav (zařazeného do sítě IPTA) by se daly interpretoval jako první známka Temného velkého třesku,“ dodali .
Ještě slibnější by mohly být budoucí přístroje, například obrovská soustava Square Kilometer Array.
Nový pohled
Autoři přiznávají, že jejich hypotéza není zatím podložená silnými důkazy, ale pokládají ji za zajímavé možné vysvětlení složitého problému, který trápí astrofyziku už skoro sto let. Důležité podle nich je zejména to, že jejich pohled se na něj dívá z jiného úhlu, a umožní tak dalším vědcům studovat otázku temné hmoty jinak než doposud.
A zejména přináší předpovědi, které se budou dát dalšími pokusy a pozorováními snadno potvrdit, nebo vyvrátit, což by alespoň znamenalo uzavření další slepé uličky vědy.
