من الممكن أن يكون الانفجار الكبير مصحوبًا بانفجار كبير غامض و"مظلم" "أغرق" الفضاء بموجة غامضة.
النظرية الأساسية
ويعتقد معظم علماء الكونيات أنه بعد ذلكخلال الانفجار الكبير، في اللحظات الأولى من وجوده، شهد الكون فترة من التوسع السريع والملحوظ - التضخم. لا أحد يعرف سبب ذلك، ولكن اكتشافه ضروري لتفسير العديد من الملاحظات، مثل المستوى الهندسي للكون على نطاق واسع.
من المفترض أن التضخم كان سببه البعضحقل كمي غريب يمثل كيانًا أساسيًا يتخلل الزمكان بأكمله. وفي نهاية التضخم، اضمحل هذا المجال إلى تيار من الجسيمات والإشعاع، مما تسبب في "الانفجار الكبير الساخن" الذي يربطه الفيزيائيون عادة ببداية الكون. استمرت هذه الجسيمات في الاندماج لتشكل الذرات الأولى عندما كان عمر الكون حوالي 12 دقيقة، وبعد مرور مئات الملايين من السنين، بدأت بالتجمع لتشكل النجوم والمجرات.
المكون المفقود
ولكن هناك عنصر آخر في الخليط الكوني:المادة المظلمة. في علم الفلك وعلم الكونيات، وكذلك في الفيزياء النظرية، لا يشارك شكل من أشكال المادة في التفاعل الكهرومغناطيسي، وبالتالي لا يمكن الوصول إليه للمراقبة المباشرة. إنها تشكل حوالي ربع طاقة الكون ولا تظهر إلا في تفاعل الجاذبية.
الثقب الأسود. الصورة: NASA / Flickr، CC BY-SA
في أبسط النماذج، نهاية التضخمكما أن الانفجار الكبير الساخن الذي أعقب ذلك غمر الكون بالمادة المظلمة، التي تطورت على طول مسار مستقل. لكن هذا الافتراض تم وضعه "من أجل التبسيط فقط" ولتفسير مظهره ووجوده بطريقة أو بأخرى، كما يقول مؤلفو الدراسة الجديدة. بالإضافة إلى ذلك، بما أن المادة المظلمة لا تتفاعل مع المادة الطبيعية، فمن الممكن أن يكون لها انفجارها الكبير "المظلم"، كما يقول الباحثون.
دارك بيغ بانغ
وفي عملهم، فحص الباحثون كيف يمكن ذلكتبدو مثل الانفجار الكبير المظلم. لقد افترضوا وجود مجال كمي جديد - ما يسمى "المجال المظلم" - ضروري للمادة المظلمة لتتشكل بشكل مستقل تمامًا.
في سيناريو Dark Big Bang الجديد هذابدأ فقط بعد اختفاء التضخم وتمدد الكون وبرودة بدرجة كافية لجعل الحقل المظلم ينتقل طورًا خاصًا به ، حيث يتحول إلى جسيمات المادة المظلمة.
اندماج الثقوب السوداء في تمثيل الفنان. الائتمان: © LIGO / A. سيمونيت
وخلص الباحثون إلى أن الظلام الكبيريجب أن يخضع الانفجار لقيود معينة؛ إذا كان الوقت مبكرًا جدًا، فسيكون هناك الكثير من المادة المظلمة اليوم، وإذا فات الأوان، فسيكون هناك القليل جدًا. لكن إذا حدث انفجار آخر عندما كان عمر الكون أقل من شهر، فهذا يتوافق مع جميع الملاحظات المعروفة.
ما هي مزايا النظرية؟
نظرية الانفجار الكبير المظلم لديها العديدفوائد. أولاً، إنه يتناسب مع ما يعرفه العلماء عن المادة المظلمة: إذا لم تتفاعل مع المادة العادية، فلا يوجد سبب لوجود أصل مشترك بينهما. ثانيًا، يسمح للباحثين بإنشاء نماذج للمادة المظلمة دون القلق بشأن كيفية تأثيرها على سلوك المادة الطبيعية في العصور المبكرة. وهذا يمنح العلماء مرونة أكبر عند إنشاء النماذج. والأهم من ذلك أن النظرية الجديدة للفيزيائيين تقدم إجابة للسؤال الرئيسي للكون - كيف وأين أتت مثل هذه الكمية من المادة المظلمة غير المرئية؟
هل يمكن اختبار النظرية؟
وبالإضافة إلى ذلك، اكتشف الباحثون أن الظلاميخلق الانفجار الكبير توقيعًا خاصًا في موجات الجاذبية، وهي تموجات في الزمكان لا تزال تنتشر في جميع أنحاء الكون. وهذا يعني أنه في يوم من الأيام يمكن اختبار النظرية.
تشير الأبحاث الجديدة إلى أن الظلامالمادة التي تظهر على شكل ضوء أزرق في هذه الصورة التي التقطها هابل لمجموعة المجرات Cl0024+1654 ربما ظهرت في الكون بعد شهر من الانفجار الكبير. الصورة مقدمة من وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا وجان بول كنيب (مرصد ميد بيرينيه، فرنسا/معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، الولايات المتحدة الأمريكية)
ويعترف الباحثون بأن التجارب الحاليةمع موجات الجاذبية ليست حساسة بما يكفي للعثور على علامات الانفجار الكبير المظلم. ولكن يمكن لمسبار موجة جاذبية آخر يستخدم مصفوفة زمنية للنجم النابض، مثل تجربة NANOGrav، القيام بهذه المهمة.
قراءة المزيد:
"بحر" الكواركات داخل بروتون واحد: مما يتكون الجسيم الأولي
انظر إلى أعلى خريطة دقة للمريخ: 110.000 إطار و 5.7 تريليون بكسل
درس العلماء جسمًا فائق السطوع ينتهك قانون الفيزياء
</ p>