Ciemna materia jest jednym z kluczowych zagadnień współczesnej astronomii i astrofizyki. Wielu naukowców pragnie rozwiązać zagadkę tego elementu Wszechświata – czym jest, jak powstała i, przede wszystkim, jak oddziaływuje na nas, ludzi mieszkających na Ziemi. Nowoczesny model powstania wszechświata według teorii jest bezpośrednio połączony z materią tego typu. Czy to właśnie siła grawitacji mogła być powodem ciemniej materii?
Ciemna materia powstała pod wpływem grawitacji?
Naukowcy od lat zastanawiają się, czym jest ciemna materia – niby jest, ale nikt jej nie widział. Lata badań doprowadziły nasz stan wiedzy do punktu, gdzie jesteśmy pewni jednego – ma ona bezpośredni wpływ na grawitację, ale nie tylko. Miała mieć kluczową rolę w powstaniu Wszechświata, bowiem powstała dużo wcześniej niż regularna materia – może być zatem ważnym, jak nie kluczowym elementem do odkrycia układanki teorii Wielkiego Wybuchu, jak i hipotezy inflacji kosmologicznej.
Wielu kosmologów uważa, że Wszechświat rozszerzył się w bardzo krótkim czasie, za sprawą ujemnego ciśnienia. W tym momencie świat, który obejmował bardzo małe obszary, zwiększył się do rozmiarów, który jest w stanie pomieścić niezliczone ilości planet, gwiazd, galaktyk, a nawet gromad galaktyk, chociaż początkowo był pusty. Są to jednak tylko teorie – nikt nie wie bowiem, co wywołało proces inflacji, jak długo trwał i co go zakończyło. Jak widać, niewiadomych jest masa.
Teoria tutaj się jednak nie kończy, bo po inflacji we wszechświecie miał zostać Inflaton (pole kwantowe), który hipotetycznie napędzał cały proces. Inflaton jednak finalnie się rozpadł i wysłał na cały świat różnorodne cząstki. Naukowcy przypuszczają, że po zakończeniu inflacji utworzyły się kolejne cząstki, ciemna materia również. Jak już wcześniej wspomniałem, nie wiadomo, z czego ona się składa, jednak jest wszędzie – ma stanowić 80% całej materii we Wszechświecie.
Naukowcy zbadali teoretyczne zachowanie inflatonu, który tuż przed rozpadem miał wejść w fazę wstępnego podgrzewania (preheating phase), podczas którego dochodziło do ekstremalnych zjawisk fizycznych. Co ciekawe, podczas zdarzenia grawitacja miała grać bardzo ważną rolę, bowiem przybierała dla ciemnej materii postać nośnika sił kwantowo-mechanicznych, czyli oddziaływania grawitacyjnego – nazwano to grawiton.
Niemniej jednak zarówno grawiton, jak i cała ta teoria pozostaje tylko teorią. Działając tylko i wyłącznie w zakresie teoretycznym grawiton może sugerować, że ciemna materia mogła zostać ukształtowana przez grawitację.
Warto dodać, że fizycy nie są do końca pewni, w jaki sposób grawitacja dokładnie oddziaływuje na cząsteczki, grawitacja kwantowa to też temat teoretyczny – na poczet pracy naukowcy przyjęli pewne założenia.
Obecna fizyka, niestety, nie może tego potwierdzić.
