Большой взрыв мог быть не одинок. К появлению всех частиц и излучений во Вселенной, возможно, присоединился еще один Большой Взрыв, затопивший нашу Вселенную частицами темной материи. И мы можем быть в состоянии обнаружить это.
В стандартной космологической картине ранняя Вселенная была очень экзотическим местом. Возможно, самым важным событием, произошедшим в нашем космосе, была инфляция, которая в очень ранние времена после Большого взрыва отправила нашу Вселенную в период чрезвычайно быстрого расширения. Когда инфляция закончилась, экзотические квантовые поля, вызвавшие это событие, распались, превратившись в поток частиц и излучения, которые существуют и сегодня.
Когда нашей Вселенной было меньше 20 минут, эти частицы начали собираться в первые протоны и нейтроны во время того, что мы называем нуклеосинтезом Большого взрыва. Нуклеосинтез Большого взрыва является столпом современной космологии, поскольку расчеты, лежащие в его основе, точно предсказывают количество водорода и гелия в космосе.
Однако, несмотря на успех нашей картины ранней Вселенной, мы до сих пор не понимаем темную материю, которая является таинственной и невидимой формой материи, занимающей подавляющее большинство массы в космосе. Стандартное предположение в моделях Большого взрыва состоит в том, что какой бы процесс ни породил частицы и излучение, он также создал темную материю. И после этого темная материя просто болталась вокруг, игнорируя всех остальных.
Но группа исследователей предложила новую идею. Они утверждают, что наша эпоха инфляции и нуклеосинтеза Большого взрыва не была одинокой. Темная материя могла развиваться по совершенно отдельной траектории. В этом сценарии, когда инфляция закончилась, она все еще затопила Вселенную частицами и излучением. Но не темная материя. Вместо этого осталось какое-то квантовое поле, которое не исчезло. По мере того как Вселенная расширялась и охлаждалась, это дополнительное квантовое поле в конечном итоге трансформировалось, вызвав образование темной материи.
Преимущество этого подхода заключается в том, что он отделяет эволюцию темной материи от нормальной материи, так что нуклеосинтез Большого взрыва может происходить так, как мы его понимаем в настоящее время, в то время как темная материя развивается по отдельному пути.
Этот подход также открывает возможности для изучения богатого разнообразия теоретических моделей темной материи, потому что теперь, когда у нее есть отдельная эволюционная дорожка, ее легче отслеживать в расчетах, чтобы увидеть, как она может сравниться с наблюдениями. Например, авторы статьи смогли определить, что если и существовал так называемый темный Большой взрыв, то он должен был произойти, когда нашей Вселенной было меньше месяца.
Исследование также показало, что появление темного Большого взрыва высвободило уникальную сигнатуру сильных гравитационных волн , которые сохранились в современной Вселенной. Текущие эксперименты, такие как массивы синхронизации пульсаров, должны быть в состоянии обнаружить эти гравитационные волны, если они существуют.
Мы до сих пор не знаем, произошел ли темный Большой взрыв, но эта работа дает четкий путь к проверке этой идеи. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv
