Sciencemag.cz
Doporučujeme
Gravitační vlny by mohly být zodpovědné za vznik temné hmoty během raných fází formování našeho vesmíru, tvrdí nová studie. Práce představuje výpočty zkoumající mechanismus vzniku temné hmoty prostřednictvím tzv. stochastických gravitačních vln.
Částice, z nichž se temná hmota skládá, stále nejsou známy. Mnoho teorií a probíhajících experimentů se snaží najít odpověď na tuto otevřenou otázku.
Dosud zkoumané gravitační vlny představují druh vlnění v časoprostoru, které obvykle vzniká při některých z nejintenzivnějších a nejenergetičtějších procesů ve vesmíru, například při sloučení dvou černých děr nebo neutronových hvězd. Naopak stochastické gravitační vlny jsou způsobeny jinými jevy bez účasti velmi hmotných kosmologických objektů. Jejich slabší signál proto tvoří součást šumu pozadí četných vln pohybujících se naším vesmírem. Často jsou však extrémně staré. Mnohé z jevů, z nichž pocházejí, se odehrály v nejranějších fázích vývoje našeho vesmíru. Jde např. o fázové přechody hmoty, když se vesmír ochlazoval po horkém velkém třesku, nebo primordiální magnetická pole.
„Zkoumáme možnost, že gravitační vlny – o nichž se předpokládá, že byly v raném vesmíru všudypřítomné – se částečně přeměňují na částice temné hmoty,“ uvádí spoluautor studie Joachim Kopp z Univerzity Johanna Gutenberga v Mohuči. „To vede k novému mechanismu tvorby temné hmoty, který dosud nebyl zkoumán.“
Kopp a Azadeh Maleknejad ze Swansea University ve své studii dokazují, že gravitační vlny mohly vést ke vzniku fermionů bez hmotnosti nebo s téměř nulovou klidovou hmotností. (Do rodiny fermionů patří mj. elektrony, protony a neutrony.) Fermiony z raného vesmíru by poté nabyly hmotnosti a vytvořily částice temné hmoty, které existují dodnes.
Navrženým směrem pro budoucí výzkum je zkoumání dalších možných účinků gravitačních vln v raném vesmíru. Jedním z příkladů by mohl být mechanismus, který by vysvětloval dobře známý rozdíl v počtu částic a antičástic.
Azadeh Maleknejad et al, Gravitational-Wave Induced Freeze-In of Fermionic Dark Matter, Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/lr69-45v8
Zdroj: Johannes Gutenberg University Mainz / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Z chyb v Einsteinových teoriích velmi často plynou bizarní fyzikální teorie a závěry. Temná hmota neexistuje tečka. Na vysvětlení pozorování, které přisuzujeme temné hmotě, potřebujeme vysvětlit gravitaci a temnou energii, přičemž platí, že gravitace a temná energie je jedno a totéž.
Einsteinova teorie má známá omezení:
1. Rozpadá se v singularitách středy černých děr, vznik Velkého třesku, kde vytváří nekonečna
2. Je neslučitelná s kvantovou mechanikou na fundamentální úrovni.
3. Kosmologická konstanta Λ (temná energie) byla Einsteinovou vlastní přiznanou úpravou. Její fyzikální původ zůstává neznámý a nekompletní v kontextu pozorovaní JADES-GS-z14-0.
Einsteinovy rovnice pole mohou obsahovat strukturální předpoklad o topologii nebo dimenzionalitě časoprostoru, který je nenápadně chybný způsobem, který jsme dosud neidentifikovali a tato chyba může být tím, co se rozdvojuje na „temnou hmotu“ a „temnou energii“. Pokud je gravitace emergentní jak naznačují Verlinde, Jacobson pak otázka, co je temná energie, může být deformovaná jako když se ptáme jaká je teplota jednoho atomu. Samotný rámec může potřebovat spíše výměnu než záplatu. Může existovat hlubší sjednocení, kde to čemu říkáme gravitace, temná energie a setrvačnost, jsou tvářemi jediného entropického nebo informačně-teoretického jevu.