Předcházela Velký třesk horká inflace? Kredit: X-ray: NASA/CXO/Fabian et al.; Radio: Gendron-Marsolais et al.; NRAO/AUI/NSF Optical: NASA, SDSS.

Stále nevíme, co je temná hmota zač a kde se vzala. Fyzici jsou ale zjevně odhodlaní to nevzdávat. Naplno otevírají stavidla fyzikální představivosti a přicházejí s velmi exotickými hypotézami. Trio texaských kosmologů z University of Texas at Austin navrhuje, že temná hmota vznikla během inflace, které se ale odehrála nikoliv po, ale PŘED Velkým třeskem.

Katherine Freese.

Kredit: K. Freese.

I když to zní velice bizarně, vlastně to až taková exotika není. V tuto chvíli se nejeden kosmolog přiklání k představě, že se inflace, tedy nesmírně intenzivní a rychlé nafouknutí vesmíru, odehrála před Velkým třeskem. Nekonečna jsou stresující a existence singularity velkého třesku s nekonečnou hustotou a nekonečným zakřivením časoprostoru se zdá být nerealistická.

Katherine Freeseová se svými kolegy navrhuje model vzniku temné hmoty, který je unikátní v tom, že temná hmota měla vzniknout právě během dramatické fáze inflace. Jak podotýká Freeseová, ve většině kosmologických modelů dochází k tomu, že cokoliv je během inflace vytvořeno, následné rozpínání vesmíru to úplně zahladí.

Logo. Kredit: University of Texas at Austin.

Model Freeseové a spol. se jmenuje WIFI, čili Warm Inflation via ultraviolet Freeze-In. Temná hmota v tomto modelu vzniká při omezených a statisticky vzácných interakcích částic ve velmi horkém a energetickém prostředí. Pokud mají pravdu, tak veškerá temná hmota, kterou dnes pozorujeme (tedy vlastně nepozorujeme, pouze odvozujeme z jejího gravitačního působení), vznikla při horké inflaci před Velkým třeskem. Horká inflace je alternativní scénář ke konvenční chladné inflaci cold inflation. Během horké inflace současně vzniká záření.

V tomto scénáři kvantové pole, které mělo pohánět inflaci, čili inflaton field, přišlo o část energie vyzařováním a toto záření generovalo částice temné hmoty pomocí mechanismu freeze-in (což je, stručně řečeno, situace, kdy temná hmota nikdy není v rovnováze s horkou polévkou částic velmi raného vesmíru, thermal bath). Pokud by se někdo chtěl zeptat, co se odehrálo před touto před Velkotřeskovou inflací, kosmologové nemají tušení.

Model WIFI zatím není možné ověřit pozorováním. Jak se ale zdá, klíčovou komponentu tohoto modelu, čili horkou inflaci, bude možné v průběhu příštího desetiletí testovat experimenty s využitím kosmického mikrovlnného pozadí. Případné ověření horké inflace by bylo zásadní podporou pro WIFI model produkce temné hmoty.

Video: Astrophysicists Discuss New Evidence for Dark Matter Stars

Video: Alejandro Perez Rodriguez | Revisiting Warm Inflation

Literatura

Phys.org 30. 11. 2024.

Physical Review Letters 133: 211001.