Den mærkelige form af tyktflydende mørkt stof, der tegner sig for det meste af stoffet i universet, kan have en overraskende effekt på dens tidlige udvikling - og gøre rippler fra Big Bang lettere at opdage. Det vides, at mørkt stof er et mystisk stof, der udgør 80% af stoffet i vores verden, men kun interagerer med almindeligt stof gravitationsmæssigt. I øjeblikket betragtes den mest populære kandidat til mørke stoffer som WIMP'er (WIMP'er), som er svagt vekselvirkende massive partikler, men årtiers søgning efter denne partikel har ikke ført til noget. WIMP'er forudsiger også specifikke ting, som vi ikke ser i universet, som en sverm af mini-galakser omkring Mælkevejen.
Der er andre mørke stofkandidater. For eksempel undersøgte Paul Shapiro fra University of Texas i Austin og hans kolleger tidligere en alternativ form for mørkt stof, som inkluderer partikler kaldet bosoner, som - i modsætning til WIMP'er og almindelig stof - kan være i samme kvantetilstand. Denne egenskab kunne også give dem mulighed for at samle sig i en mærkelig, viskos tilstand af materien - et Bose-Einstein-kondensat (BEC), hvor en bestand af en partikel opfører sig som et enkelt kvanteobjekt.
Nu studerer Shapiro og hans kandidatstuderende Buha Li, hvordan denne form for mørk stof kunne have påvirket det tidlige univers.
Vokseværk
Kosmologer er vant til at tro, at universet oplevede en eksponentiel vækstspurt i de første øjeblikke af dets eksistens. Denne udvidelse, der fandt sted i de første bølger af sekunder efter Big Bang, kaldes inflation og skulle sende relativistiske krusninger gennem rumtid - primordiale (eller primitive, kalder det, hvad du vil) tyngdekraftsbølger.
Fysikere troede, at de så bevis på disse bølger, da de arbejdede med BICEP2-teleskopet i 2013, men det viste sig ikke at være tilfældet. Men tidligere i år så LIGO-eksperimentet tyngdekraftsbølger af kolliderende sorte huller, hvilket beviste, at sådanne bølger faktisk eksisterer.
På standardbilledet skulle disse urbane gravitationsbølger være så små, at LIGO aldrig vil se dem.”Der sker noget helt andet i vores model,” siger Shapiro. "Mørket stof ændrer dets opførsel, hvis vi går tilbage i tiden."
Salgsfremmende video:
Selvom tyktflydende mørkt stof opfører sig på nøjagtigt den samme måde som WIMP'er gør i dag, viser videnskabsberegninger, at i de tidlige stadier ændrede dets adfærd: det handlede ikke som stof, men som stråling. Bevægelse endnu længere tilbage i tiden var mørkt stof tættere og opførte sig som en væske og modsatte komprimering.
”Når vi prøver at bryde det, er vi nødt til at huske presset,” siger Shapiro. - Når du samler den i en bunke, vil den svulme tilbage. Vi ser ud til at fylde universet med væske."
Forskere forventede ikke at finde dette.
Denne elasticitet betyder, at denne mærkelige, viskøse, mørke stof muligvis har bremset universets udvidelseshastighed på det tidspunkt. Fra slutningen af inflationen ville universet ekspandere langt langsommere med mørkt stof end uden det.
Men de primære gravitationsbølger skulle have skudt gennem det unge univers med samme hastighed som før. Og fordi de var lettere at udskrive på baggrunden, kan de være lettere at få øje på.
Primære bølger
I et foredrag på et møde i American Physical Society i Salt Lake City, Utah, sidste måned, sagde et par videnskabsmænd, at en sådan mørk materie kunne undertrykke ekspansion nok til, at oprindelige gravitationsbølger kunne opdages af LIGO-styrker.
”I standardhistorien vil de uden vores mørke stof være langt under den grænse, hvorpå gravitationsbølgedetektorer, nuværende eller fremtidige, kan registrere dem. Men vores model viser, at der stadig er håb."
Tanya Rejimbo fra LIGO-teamet påpeger, at da der er så meget, vi ikke ved om, hvordan det tidlige univers var, er det umuligt at sige med sikkerhed om en sådan mulighed. Efter hendes mening er der ingen garanti for, at disse bølger findes, eller at vores fremtidige detektorer vil være i stand til at se dem. Men dette arbejde er interessant, fordi det giver en sådan mulighed.
ILYA KHEL