Bár az univerzum 70 százalékát a sötét anyag teszi ki, máig nem tudták megfejteni a tudósok, hogy ez pontosan micsoda. Nem véletlenül, közvetlenül ugyanis nem figyelhető meg, semmilyen elektromágneses sugárzást nem bocsát ki és nem nyel el, jelenlétére pedig csak a látható anyagra és a háttérsugárzásra kifejtett gravitációs hatásból lehet következtetni.

Legalább ennyire rejtélyes az is, hogy miként jöhetett létre. Ennek megválaszolására most az amerikai Texasi Egyetem tudósai javasoltak egy új modellt, ami azt sugallja, hogy a sötét anyag az ősrobbanás előtt, elképesztően rövid idő alatt keletkezett, mielőtt az univerzum hirtelen extrém gyorsasággal tágulni kezdett.

Az amerikai Alan Guth fizikus 1981-ben egy érdekes elmélettel állt elő. Szerinte a kozmikus infláció nevű jelenség – ami a tér exponenciális terjeszkedését jelenti – az ősrobbanás előtt 10⁻³⁶ másodperccel következett be, és 10⁻³³ – 10⁻³² másodpercnél már véget is ért. Ennyi idő alatt a tér 10²⁶-szorosára tágult. Az univerzum természetesen ezután is tágult, de nem ilyen ütemben.

A kozmikus infláció fontos esemény volt, mert megszüntette az univerzum szerkezetének minden szabálytalanságát. Ez az oka annak, hogy a hatalmas kiterjedés és a folyamatos tágulás ellenére az univerzum egységesnek és homogénnek tűnik. A Physical Review Letters tudományos lapban megjelent publikációban a kutatók azt írják, ez az esemény is hozzájárulhatott a sötét anyag keletkezéséhez.

A tanulmány szerzői szerint a sötét anyag a meleg infláció termálfürdőjében keletkezett. Ez utóbbi kifejezés azokra a részecskékre – például a sugárzásra és az anyagra – vonatkozik, amelyek kölcsönhatásba lépnek egymással, miközben fenntartanak egy bizonyos hőmérsékletet az univerzum kialakulása közben. Ezt a hőenergiát az inflációt hajtó mező tartotta fenn, így meleg környezetet biztosított. Ezt nevezik meleg inflációnak. A sötét anyag ebből a fürdőből keletkezett, a mikéntre azonban két forgatókönyv is létezik.

Az egyik lehetséges megoldás, hogy a korai univerzumban a normál anyag és a sötét anyag részecskéi egyensúlyban voltak egymással, ám ahogy a világegyetem tágult és lehűlt, megszűnt a kölcsönhatás, a sötét anyag sűrűsége pedig állandósult.

Ezt a lehetőséget a tudósok kizárták, mert szerintük egy olyan dinamikus környezetben, mint az ősrobbanás utáni infláció, a termikus egyensúly valószínűleg felborult volna. Ez valószínűtlenné teszi, hogy a sötét anyag részecskéi elég hosszú ideig maradtak egyensúlyban ahhoz, hogy kifagyjanak.

Egy másik lehetőség szerint a sötét anyag részecskéi soha nem voltak termikus egyensúlyban. Ehelyett ritka, nagy energiájú kölcsönhatások eredményeként keletkeztek, például a kora univerzum UV-sugárzásának hatására. Ezt befagyásként emlegetik a tudósok.

A csavar a dologban, hogy az amerikai kutatók szerint a sötét anyag az ősrobbanás előtt keletkezett, abban a rövid időszakban, amikor exponenciálisan tágult a kozmikus infláció hatására – írja az Interesting Engineering.

A szakemberek egyelőre csak az elméletet állították fel, vagyis valamilyen módon bizonyítaniuk is kellene, hogy ez a forgatókönyv érvényesült az univerzum keletkezése során. Ha ez valóban így van, az átírhatja mindazt, amit a világegyetem keletkezéséről ismer a tudomány.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.