De hoeveelheid donkere materie in het heelal is met ongeveer 2-5% afgenomen, wat de discrepanties in de waarden van enkele belangrijke kosmologische parameters tijdens de oerknal en vandaag zou kunnen verklaren, zeggen Russische kosmologen in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review D.
“Laten we ons voorstellen dat donkere materie uit verschillende componenten bestaat, zoals gewone materie. En één component bestaat uit onstabiele deeltjes, waarvan de levensduur vrij lang is: in het tijdperk van waterstofvorming, honderdduizenden jaren na de oerknal, bevinden ze zich nog steeds in het heelal, en vandaag zijn ze al verdwenen, vervallen tot neutrino's of hypothetische relativistische deeltjes. Dan zal de hoeveelheid donkere materie in het verleden en vandaag anders zijn,”zei Dmitry Gorbunov van de Moscow Phystech, geciteerd door de persdienst van de universiteit.
Donkere materie is een hypothetische substantie die zich uitsluitend manifesteert door gravitatie-interactie met sterrenstelsels, waardoor hun beweging vervormd raakt. Deeltjes van donkere materie hebben geen interactie met elektromagnetische straling en kunnen daarom niet worden gedetecteerd tijdens directe waarnemingen. Donkere materie vertegenwoordigt ongeveer 26% van de massa van het heelal, terwijl "gewone" materie slechts ongeveer 4,8% van zijn massa uitmaakt - al het andere valt op de even mysterieuze donkere energie.
Waarnemingen van de verdeling van donkere materie in de dichtstbijzijnde en verre uithoeken van het universum, uitgevoerd met telescopen op de grond en de Planck-sonde, hebben onlangs iets vreemds aan het licht gebracht - het bleek dat de expansiesnelheid van het heelal en enkele eigenschappen van de 'echo' van de oerknal in het verre verleden en vandaag zijn duidelijk verschillend. Tegenwoordig vliegen sterrenstelsels bijvoorbeeld veel sneller uit elkaar dan uit de resultaten van de analyse van de relikwie-straling volgt.
Gorbunov en zijn collega's vonden hiervoor een mogelijke reden.
Een jaar geleden formuleerde een van de auteurs van het artikel, Academicus Igor Tkachev van het Instituut voor Kernfysica van de Russische Academie van Wetenschappen in Moskou, de theorie van de zogenaamde rottende donkere materie (DDM), waarin, in tegenstelling tot de algemeen aanvaarde theorie van 'koude donkere materie' (CDM), een deel of alles ervan deeltjes zijn onstabiel. Deze deeltjes, zoals gesuggereerd door Tkachev en zijn medewerkers, zouden zelden genoeg moeten vervallen, maar in merkbare hoeveelheden om afwijkingen te genereren tussen het jonge en het moderne universum.
In hun nieuwe werk probeerden Tkachev, Gorbunov en hun collega Anton Chudaykin te berekenen hoeveel donkere materie moest vervallen met behulp van gegevens die waren verzameld door Planck en andere observatoria die de kosmische achtergrondstraling en de eerste sterrenstelsels in het universum bestudeerden.
Promotie video:
Zoals hun berekeningen lieten zien, kan het verval van donkere materie echt verklaren waarom de resultaten van waarnemingen van deze stof met behulp van "Planck" niet overeenkomen met de gegevens van waarnemingen van de dichtstbijzijnde clusters van sterrenstelsels.
Interessant genoeg vereist dit het verval van een relatief kleine hoeveelheid donkere materie - van 2,5 tot 5% van zijn totale massa, waarvan de hoeveelheid bijna onafhankelijk is van de fundamentele eigenschappen die het universum zou moeten hebben. Nu, zoals wetenschappers uitleggen, is al deze materie vervallen, en gedraagt de rest van de donkere materie, stabiel van aard, zich zoals beschreven door de CDM-theorie. Aan de andere kant is het ook mogelijk dat het blijft desintegreren.
“Dit betekent dat er in het universum van vandaag 5% minder donkere materie is dan in het tijdperk van de vorming van de eerste moleculen waterstof en helium na de geboorte van het universum. We kunnen nu niet zeggen hoe snel dit onstabiele deel uiteenviel, het is mogelijk dat donkere materie zelfs nu blijft vervallen, hoewel dit al weer een veel complexer model is”, besluit Tkachev.
