Uus põnev uurimus väidab, et tumeaine võib olla vanem kui Suur Pauk

 (64)
Uus põnev uurimus väidab, et tumeaine võib olla vanem kui Suur Pauk
Tumeaine simulaatoris loodud universumis (Foto: Tom Abel & Ralf Kaehler / KIPAC / SLAC / AMNH)

Rabav hüpotees sai matemaatilist kinnitust – tumeaine võib olla Suurest Paugust vanem.

Tumeaine võib olla kõige suurem mõistatus universumis. Me teame, et kusagil kosmoses on miski, mis paneb asju liikuma kiiremini kui need liikuma peaksid. Aga me ei tea ei seda, mis see on, ega ka, kust see pärineb.

Värske uurimus annab mõista, et tumeaine päritolu võib olla senioletatust salapärasemgi. Selle autorid leiavad nimelt, et tumeaine-osakesed võisid tekkida väga natuke — kõigest sekundi kaduvväikese murdosa võrra — varem kui toimus Suur Pauk.

„Kui tumeaine koosneb uutest osakestest, mis tekkisid enne Suurt Pauku, mõjutavad need galaktikate jaotumist kosmilises ruumis väga ainulaadsel moel,“ märkis Johns Hopkinsi ülikooli astronoom ja füüsik Tommy Tenkanen. „Selle seose põhjal võib olla võimalik välja selgitada nende osakeste olemus ja teha järeldusi Suure Paugu eelse ajaperioodi kohta.“

Mõistatuse võtmeks on universumi tekkimise ajal — möönamisi vägagi läbiuuruimata perioodil — toimunud sündmuste ajaline järjestus. Teadlased usuvad nüüdisajal, et kunagi toimus sündmus, mida me nimetame Suureks Pauguks, ehkki selle üle, mida see täpselt tähendas, vaieldakse siiamaani.

Samuti usuvad teadlased, et toimunud on sündmus, mida nimetatakse kosmiliseks inflatsiooniks või paisumiseks — Suurele Paugule järgnenud väga põgus periood, mille vältel universum laienes plahvatusliku kiirusega.

Seotud lood:

Mõned teadlased aga arvavad, et aegruumi plahvatuslik paisumine toimus vahetult enne Suurt Pauku, mis tähendaks, et Suure Paugu hüpotees kirjeldab hoopis tingimusi, mis valitsesid universumis täpselt paisumisprotsessi lõpus. Seda, kummal leeril õigus on, pole aga praeguste andmete põhjal võimalik kindlalt öelda.

Tumeaine — mis teadlaste arvutuste põhjal moodustab kuni 80 protsenti kogu universumis leiduvast ainest — arvatakse olevat tekkinud Suure Paugu tagajärjel. Tenkanen aga juhib tähelepanu asjaolule, et kui tumeaine pärineks tõesti Suurest Paugust, oleksid uurijad juba pidanud eri osakestefüüsika-eksperimentide juures mitmel puhul täheldama vahetut signaali tumeainest.

Tenkaneni matemaatilised mudelid annavad mõista, et tumeaine tekkimine võis olla kosmilise paisumise tagajärg. Sama hüpoteesi on välja pakutud varemgi, ent Tenkanen on esimene, kes seda matemaatiliste tõenditega kinnitab.

Kui kosmiline paisumine leidis aset enne Suurt Pauku, võis tumeaine eksisteerida enne, kui tekkisid ülejäänud osakesed ürguniversumi-supis.

See annab mõista, et meid võivad tumeaine juurde juhatada nn skalaarbosonid. Skalaarbosoniteks (ingl scalar particle; scalar boson) nimetatakse osakesi, mille spinni väärtus on null, ning universumi inflatsiooni teooria — mille kohaselt ajendas kosmose plahvatuslikku paisumist skalaarväli — annab mõista, et neid tekkis selle silmapilgu jooksul väga ohtralt.

Seni on maailma teadlastel õnnestunud tuvastada ainult üht skalaarosakest — Higgsi bosonit. Paraku ei ütle too osake tumeaine olemuse ja päritolu kohta suurt midagi.

„Ehkki seda tüüpi tumeaine on osakestefüüsika-eksperimentidega tuvastamiseks liiga raskestitabatav, võib selle olemasolu ilmneda astronoomilistes vaatlustes,“ loodab Tenkanen. „Kui 2022. aastal saadetakse orbiidile infrapunalähi-kosmoseteleskoop Euclid, saame tumeaine päritolu kohta peagi rohkem teada. Saab olema väga huvitav näha, mida see meile tumeaine kohta ütleb, ning kas selle kogutud andmed aitavad meil heita pilku Suure Paugu eelsesse aega.“

Uurimus ilmus teadusajakirjas Physical Review Letters