Mängden mörk materia i universum har minskat med cirka 2-5%, vilket kan förklara skillnaderna i värdena för några viktiga kosmologiska parametrar under Big Bang och idag, säger ryska kosmologer i en artikel publicerad i tidskriften Physical Review D.
”Låt oss föreställa oss att mörk materia består av flera komponenter, som vanlig materia. Och en komponent består av instabila partiklar, vars livslängd är ganska lång: under vätgasbildningen, hundratusentals år efter Big Bang, är de fortfarande i universum, och idag har de redan försvunnit och förfallit till neutriner eller hypotetiska relativistiska partiklar. Då kommer mängden mörk materia i det förflutna och idag att vara annorlunda, säger Dmitry Gorbunov från Moskva Phystech, citerad av universitetets presstjänst.
Mörk materia är ett hypotetiskt ämne som manifesterar sig uteslutande genom gravitationsinteraktion med galaxer och introducerar snedvridningar i deras rörelse. Partiklar av mörk materia interagerar inte med någon typ av elektromagnetisk strålning och kan därför inte detekteras under direkta observationer. Mörk materia står för cirka 26% av massan av universum, medan "vanlig" materia endast står för cirka 4,8% av dess massa - allt annat faller på den lika mystiska mörka energin.
Observationer av fördelningen av mörk materia i de närmaste och avlägsna hörnen av universum, utförda med hjälp av markbaserade teleskop och Planck-sonden, avslöjade nyligen en konstig sak - det visade sig att universums expansionshastighet, och vissa egenskaper av "ekot" från Big Bang i det avlägsna förflutna och idag är markant olika. Till exempel flyger galaxer idag mycket snabbare ifrån varandra än vad som följer av resultaten av analysen av CMB.
Gorbunov och hans kollegor hittade en möjlig anledning till detta.
För ett år sedan formulerade en av författarna till artikeln, akademikern Igor Tkachev från Institutet för kärnfysik vid den ryska vetenskapsakademin i Moskva, teorin om så kallad förfallande mörk materia (DDM), där, till skillnad från den allmänt accepterade teorin om "kall mörk materia" (CDM), en del eller hela det partiklar är instabila. Dessa partiklar, som föreslagits av Tkachev och hans medarbetare, bör sönderfalla sällan, men i märkbara mängder för att skapa avvikelser mellan det unga och moderna universum.
I sitt nya arbete försökte Tkachev, Gorbunov och deras kollega Anton Chudaykin att beräkna hur mycket mörk materia som var tvungen att förfalla med hjälp av data som samlats in av Planck och andra observatorier som studerade den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen och de första galaxerna i universum.
Kampanjvideo:
Som deras beräkningar visade kan förfallet av mörk materia verkligen förklara varför resultaten av observationer av detta ämne med hjälp av "Planck" inte motsvarar data för observationer av närmaste galaxkluster.
Intressant nog kräver detta nedbrytning av en relativt liten mängd mörk materia - från 2,5 till 5% av dess totala massa, vars mängd nästan är oberoende av vilka grundläggande egenskaper universum ska ha. Nu, som forskare förklarar, har all denna fråga förfallit, och resten av den mörka materien, stabil till sin natur, beter sig som beskrivs av CDM-teorin. Å andra sidan är det också möjligt att det fortsätter att sönderfalla.
”Detta betyder att det i dagens universum finns 5% mindre mörk materia än det var under bildandet av de första molekylerna av väte och helium efter universums födelse. Nu kan vi inte säga hur snabbt denna instabila del sönderdelades, det är möjligt att mörk materia fortsätter att förfalla även nu, även om detta redan är en annan mycket mer komplex modell, avslutar Tkachev.
