Ryska forskare har upptäckt att andelen instabila partiklar i sammansättningen av mörk materia under dagarna omedelbart efter Big Bang inte var mer än 2 procent till 5 procent. Deras studie har publicerats i Fysisk granskning D .

"Skillnaden mellan de kosmologiska parametrarna i det moderna universum och universum strax efter Big Bang kan förklaras av att andelen mörk materia har minskat. Vi har nu, för första gången, kunnat beräkna hur mycket mörk materia som kunde ha gått förlorad, och vad motsvarande storlek på den instabila komponenten skulle vara, "säger medförfattaren Igor Tkachev vid Institutionen för experimentell fysik vid INR.

Astronomer först misstänkte att det fanns en stor andel av dold massa i universum på 1930 -talet, när Fritz Zwicky upptäckte "särdrag" i ett galaxkluster i stjärnbilden Coma Berenices - rörde sig galaxerna som om de var påverkade av gravitationen från en osynlig källa. Denna dolda massa, som endast härleds från sin gravitationseffekt, fick namnet mörk materia. Enligt data från rymdteleskopet Planck, andelen mörk materia i universum är 26,8 procent; resten är "vanlig" materia (4,9 procent) och mörk energi (68,3 procent).

Typen av mörk materia är fortfarande okänd. Dock, dess egenskaper kan potentiellt hjälpa forskare att lösa ett problem som uppstod efter att ha studerat observationer från Planck -teleskopet. Denna enhet mätte noggrant fluktuationerna i temperaturen för den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen - ”ekot” från Big Bang. Genom att mäta dessa fluktuationer, forskarna kunde beräkna viktiga kosmologiska parametrar med hjälp av observationer av universum under rekombinationstiden - cirka 300, 000 år efter Big Bang.

Dock, när forskare direkt mätte hastigheten på galaxernas expansion i det moderna universum, det visade sig att några av dessa parametrar varierade betydligt - nämligen Hubble -parametern, som beskriver universums expansionstakt, och även parametern associerad med antalet galaxer i kluster. "Denna varians var betydligt mer än felmarginaler och systematiska fel som vi känner till. Därför, antingen har vi att göra med något slags okänt fel, eller sammansättningen av det gamla universum är betydligt annorlunda än det moderna universum, säger Tkachev.

Skillnaden kan förklaras av den förfallna mörka materien (DDM) hypotesen, som säger att i det tidiga universum, det fanns mer mörk materia, men sedan förfallit en del av det.

"Låt oss föreställa oss att mörk materia består av flera komponenter, som i vanlig materia (protoner, elektroner, neutroner, neutriner, fotoner). Och en komponent består av instabila partiklar med en ganska lång livslängd. Under tiden för vätgasbildning, hundratusentals år efter Big Bang, de finns fortfarande i universum, men nu (miljarder år senare), de har försvunnit, har förfallit till neutrinoer eller hypotetiska relativistiska partiklar. Isåfall, mängden mörk materia under tiden för vätebildning och idag kommer att vara annorlunda, säger huvudförfattaren Dmitry Gorbunov, professor vid MIPT och personal vid INR.

Studiens författare analyserade Planck-data och jämförde dem med DDM-modellen och standard ΛCDM-modellen (Lambda-kall mörk materia) med stabil mörk materia. Jämförelsen visade att DDM -modellen överensstämmer mer med observationsdata. Dock, forskarna fann att effekten av gravitationslinser (förvrängningen av kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning från ett gravitationsfält) i hög grad begränsar andelen förfallande mörk materia i DDM -modellen.

Med hjälp av data från observationer av olika kosmologiska effekter, forskarna kunde ge en uppskattning av den relativa koncentrationen av de sönderfallande komponenterna i mörk materia i området 2 procent till 5 procent.

"Detta betyder att i dagens universum, det finns 5 procent mindre mörk materia än i rekombinationstiden. Vi kan för närvarande inte säga hur snabbt denna instabila del förfallit; mörk materia kan fortfarande sönderfalla även nu, även om det skulle vara en annan och betydligt mer komplex modell, säger Tkachev.