ماده تاریک ممکن است پیش از بیگ بنگ به وجود آمده باشد

ماده تاریک ممکن است پیش از بیگ بنگ به وجود آمده باشد

اگر به نظر شما ماده تاریک به اندازه کافی اسرارآمیز نیست، یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که این ماده ممکن است پیش از وقوع بیگ بنگ شکل گرفته باشد.

تفکر عمومی بر این باور است که «بیگ بنگ» نقطه آغاز ماده، ماده تاریک، فضا، انرژی و همه چیز بوده است. پس از این رویداد، جهان یک دوره «تورم کیهانی» را تجربه کرد که در آن اندازه‌اش در کسری از ثانیه به میزان ۱۰ سپتیلیون افزایش یافت.

با این حال، برخی نظریه‌ها پیشنهاد می‌کنند که این دوره تورم در واقع پیش از آنچه که ما به عنوان بیگ بنگ می‌شناسیم، اتفاق افتاده است. اکنون، گروهی از فیزیکدانان دانشگاه تگزاس (UT) در آستین در یک مطالعه جدید پیشنهاد کرده‌اند که ماده تاریک نیز در این بازه زمانی کوتاه شکل گرفته است.

این تیم تحقیقاتی مدل جدید خود را «تورم گرم از طریق انجماد» یا WIFI نامیده‌اند. این مدل توضیح می‌دهد که ذرات ماده تاریک از طریق برهم‌کنش‌های کوچک میان تابش و ذرات در یک «حمام حرارتی» گرم، در طول دوره تورم به وجود می‌آیند.

«کاترین فریز»، اخترفیزیکدان نظری دانشگاه UT، اظهار می‌دارد: «ویژگی خاص مدل ما این است که ماده تاریک به‌طور مؤثر در دوران تورم تولید می‌شود. در اکثر مدل‌ها، هر چیزی که در این دوره شکل می‌گیرد، به‌دلیل انبساط سریع جهان، در نهایت از بین می‌رود و چیزی باقی نمی‌ماند.»

به نظر می‌رسد که پیش از بیگ بنگ، تمام جهان در یک نقطه تکینگی قرار داشته است. این تکینگی به عنوان نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت شناخته می‌شود که در آن فضا-زمان به شدت خم شده است. با این حال، قوانین فیزیکی که ما می‌شناسیم در این شرایط کاملاً ناپایدار هستند؛ به همین دلیل، برخی از فیزیکدانان پیشنهاد می‌کنند که ممکن است یک دوره متفاوت قبل از بیگ بنگ وجود داشته باشد.

مدل جدید نشان می‌دهد که ذرات ماده تاریک از تعاملات جزئی میان تابش و ذرات در یک «حمام حرارتی» داغ، در زمان دوره تورم به وجود می‌آیند.

این دوره ممکن است به عنوان فروپاشی جهان قبلی تلقی شود، مشابه مدل «جهش بزرگ»، یا ممکن است به عنوان تورم کیهانی شناخته شود. این مرحله تنها یک میلیاردم ثانیه به طول انجامید و انرژی به ماده و نور تبدیل شد و به آنچه که به عنوان بیگ بنگ می‌شناسیم، شکل گرفت.

پس از این مرحله، شرایط برای تکامل جهان بر اساس نظریه «نسبیت عام» فراهم می‌شود. نویسندگان مطالعه‌ی اخیر نخستین افرادی نیستند که پیشنهاد می‌کنند تورم کیهانی قبل از بیگ بنگ رخ داده و حتی نخستین کسانی نیستند که ادعا می‌کنند ماده تاریک در این دوره شکل گرفته است. آنچه جدید است، مکانیسمی است که آن‌ها برای تولید این مواد عجیب به مقادیر متناسب با مشاهدات نجومی ارائه می‌دهند.

تورم گرم (که عبارت «WI» در مدل جدید WIFI به آن اشاره دارد) یکی از نظریه‌های موجود است که بیان می‌کند در حین انبساط نمایی، تابش تولید می‌شود. این فرآیند نوعی حمام حرارتی ایجاد می‌کند که امکان وقوع برهم‌کنش‌های کوچک اما مهم را فراهم می‌آورد.