Sciencemag.cz
Doporučujeme
Za určitých podmínek v raném vesmíru se tyto temné baryony mohly stát natolik hustými a hmotnými, že by se vlastní gravitací zhroutily do velmi malých, stabilních černých děr.
Dvě nedávné studie Stefana Profuma z Kalifornské univerzity v Santa Cruz navrhují teorie, které se snaží vysvětlit povahu temné hmoty. S. Profumo zde k problému přistupuje z odlišných směrů, ale obě spojuje představa, že temná hmota mohla vzniknout přirozeně z podmínek v raném vesmíru – nemá jít o žádnou exotickou, dosud neznámou částici.
Nejnovější studie zkoumá možnost, zda temná hmota mohla vzniknout ve skrytém (hidden) sektoru – jakémsi „zrcadlovém světě“ se svými vlastními částicemi a silami. Tento stínový sektor by byl pro nás zcela neviditelný, ale zároveň by se řídil mnoha stejnými fyzikálními zákony jako nám známý vesmír. Celá myšlenka vychází z kvantové chromodynamiky (QCD), teorie, která popisuje, jak jsou kvarky vázány silnou jadernou interakcí do protonů a neutronů.
V Profumově nové práci je silná interakce replikována v temném sektoru jako „temná QCD“, která váže temné kvarky a temné gluony do těžkých složených částic – temných baryonů. Za určitých podmínek v raném vesmíru se tyto temné baryony mohly stát natolik hustými a hmotnými, že by se vlastní gravitací zhroutily do velmi malých, stabilních černých děr – nebo objektů, které se jako černé díry chovají.
Tyto zbytky podobné černým dírám by byly jen několikrát hmotnější než Planckova hmotnost, ale pokud by jich vzniklo dostatečné množství, mohly by tvořit veškerou temnou hmotu, kterou dnes pozorujeme. Jelikož by interagovaly pouze gravitačně, byly by pro detektory částic zcela neviditelné – a přesto by formovaly strukturu vesmíru v největších měřítkách.
Profumova druhá nedávná studie zkoumá, zda temná hmota nemohla být vytvořena rozpínajícím se „kosmickým horizontem“ vesmíru – v podstatě kosmologickým ekvivalentem horizontu událostí černé díry.
Tato práce se ptá: Pokud vesmír po inflaci prošel krátkým obdobím zrychlené expanze – méně extrémním než inflace, ale přesto rychlejším než expanze způsobená běžnou hmotou nebo zářením – mohlo toto období samo o sobě „vyzářit“ částice do existence (poznámka PH: lze říct: vytvořit částice?)?
Práce pomocí principů kvantové teorie pole v zakřiveném prostoročasu ukazuje, že tímto mechanismem by mohla vzniknout široká škála hmotností temné hmoty, v závislosti na teplotě a délce trvání této fáze.
Důležité je, že podle Profuma tato teorie nevyžaduje žádné předpoklady o tom, jak temná hmota interaguje – stačí, aby byla stabilní a vznikla gravitačně. Myšlenka je inspirována tím, jak pozorovatelé poblíž kosmických horizontů, například černých děr, vnímají tepelné záření způsobené kvantovými jevy.
Oba mechanismy jsou vysoce spekulativní, ale jejich předností má být, že se neopírají o konvenční modely částicové temné hmoty – ty jsou totiž čím dál více pod tlakem kvůli absenci experimentálních důkazů.
Stefano Profumo, Dark matter from quasi–de Sitter horizons, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/vmw2-4k77
Stefano Profumo, Dark baryon black holes, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/PhysRevD.111.095010
Zdroj: University of California Santa Cruz/Phys.org, přeloženo/zkráceno
Poznámka PH: Tak opět něco pro nás laiky ne zrovna plně srozumitelného…
