De supersnelle afkoeling van de zichtbare materie van het heelal en de onverwacht vroege vorming van sterren en melkwegstelsels kan worden verklaard door het feit dat donkere materie een zeer zwakke, maar niet nul elektrische lading heeft, zeggen astronomen in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“We ontdekten dat deeltjes donkere materie een kleine elektrische lading kunnen hebben, ongeveer een miljoen keer minder dan die van een elektron. Zo'n kleine lading kan niet worden gedetecteerd met de LHC en andere deeltjesversnellers. Aan de andere kant suggereren radiosignalen die onze collega's tijdens observaties van het jonge universum hebben opgevangen, dat ze mogelijk bestaan,”zei Abraham Loeb van de Harvard University (VS).
Eind februari kondigden astronomen een verbazingwekkende ontdekking aan: ze slaagden erin de sporen van sterren te herstellen die ongeveer 180 miljoen jaar na de oerknal in het heelal bestonden.
Deze ontdekking heeft geleid tot een fel debat onder kosmologen en astrofysici. Feit is dat moderne theorieën die de opkomst van het heelal beschrijven, niet zo'n vroege geboorte van sterren toestaan - 200 miljoen jaar geleden was het heelal te heet om een voldoende aantal waterstofmoleculen te laten ontstaan waaruit dichte gaswolken en hemellichamen konden ontstaan.
Volgens waarnemingen van de Hubble was de temperatuur van het universum op dat moment zelfs ongeveer twee keer lager dan voorspeld door de theorie. Daarom konden sterren vrijwel onmiddellijk na de geboorte van het universum ontstaan en de grenzen ervan in recordtijd transparant maken. Waarom dit zo is, weten wetenschappers nog niet, en sommigen van hen twijfelen aan de resultaten van deze metingen.
Loeb en zijn collega Julian Munoz hebben een verklaring gevonden voor deze anomalie. Ze suggereerden dat donkere materie zich in het verre verleden anders gedroeg dan nu: sommige atomen kunnen lijken op de ionen van gewone materie en een gedeeltelijke positieve of negatieve lading hebben.
Volgens de berekeningen van kosmologen zal moderne donkere materie zich in dit geval ongeveer hetzelfde gedragen als waarnemingen van nabije sterrenstelsels laten zien, maar op een heel andere manier de materie beïnvloeden in de eerste dagen van het leven van het heelal.
Zelfs als de lading van donkere materie vrij klein is, zouden elektrische interacties met protonen, elektronen en andere deeltjes die bestonden vóór de geboorte van sterren deze sterk moeten hebben vertraagd. Als gevolg daarvan had het universum veel sneller moeten afkoelen dan de klassieke kosmologische theorieën voorspellen.
Promotie video:
Het proces van deze interactie, merkt Loeb op, heeft speciale sporen nagelaten in de radiostraling van de eerste sterren, die werd geregistreerd door astronomen van het EDGES-project, en in de microgolf "echo" van de oerknal.
De auteurs hopen dat de zoektocht naar deze trillingen met behulp van een nieuwe generatie radiotelescopen zal helpen begrijpen of donkere materie echt kan worden opgeladen. De resultaten zullen ofwel het bestaan van een "nieuwe fysica" aangeven of kosmologen terugbrengen naar het standaard Big Bang-model.
