Ведущий космолог Карлос Френк сообщил о «тревожных» событиях на британском научном фестивале в Бредфорде.
Согласно общепринятой теории, приблизительно 4% Вселенной состоит из
нормального материала - звезд, планет, организмов и т. д., - и
приблизительно 21% представлен темной материей.
Все остальное заполняет то, что известно как темная энергия, - еще
менее понятый гипотетический компонент Вселенной, который объясняет ее
расширение.
Лучшие идеи ученых относительно формирования и структуры Вселенной
объединены в так называемую «космологическую стандартную модель» -
которая предсказывает элементарные частицы в форме холодной темной
материи (ХТМ).
Эти частицы ХТМ, как полагают ученые, сформировались чрезвычайно рано в
истории Вселенной - через одну миллионную секунды после Большого
взрыва, и их назвали «холодными» из-за того, что предполагается, что эти
частицы не движутся быстро.
Существование этих частиц еще не было доказано, поскольку их
чрезвычайно трудно обнаружить - они не могут быть обнаружены в
традиционном понимании, и если они существуют, то они очень редко
взаимодействуют с материей, которую мы знаем.
Различные эксперименты с целью обнаружения этих неуловимых частиц или
косвенных признаков их существования через следы от воздействия
проводятся в Йоркшире - с помощью Космического телескопа Ферми и БАК в
Швейцарии.
До сих пор ни один из этих экспериментов не закончился успехом.
Ученые, работающие над проблемой, недавно выразили тревогу по поводу
результатов, полученных с БАК. Результаты означают, что стандартная
модель может оказаться неверной.
«Тревожные возможности»
У профессора Карлоса Френка из Даремского университета теперь есть
данные, предполагающие, что наше понимание формирования и состава
Вселенной является неполным.
Источник этих данных - карликовые галактики, «ореол» из которых окружает наш Млечный Путь.
Эти карликовые галактики, как полагают ученые, главным образом состоят
из темной материи, а звезд в них крайне мало. Тусклость этих галактик
сделала их исследование затруднительным.
Ученые создали компьютерные модели, чтобы визуализировать процесс
формирования карликовых галактик, используя свои предположения о ХТМ.
Команда обнаружила, что окончательные результаты моделирований
абсолютно не соответствовали тому, что мы наблюдаем в действительности.
Модели показали образование большого количества маленьких карликовых
галактик в широком ореоле вокруг Млечного Пути, тогда как в
действительности количество галактик меньше, а их размер больше.
Если исходить из теории холодной темной материи, карликовых галактик вокруг Млечного Пути должно быть значительно больше
Есть два возможных объяснения. Первое предполагает, что первоначально
сформировалось много карликовых галактик, как показывают симуляции. Но
имели место сильные взрывы сверхновых звезд, которые радикально изменили
структуру гало карликовых галактик.
Альтернативная причина несоответствия между смоделированными данными и
тем, что мы наблюдаем, более фундаментальна: ХТМ не существует и
предсказания стандартной модели - ложные.
Профессор Френк сказал, что после 35 лет работы над предсказаниями стандартной модели результаты симуляций «лишили его сна».
Мощные взрывы сверхновых в раннем формировании карликовой галактики могли оцениваться в корне неверно
Более теплая Вселенная
Но Френк полагает, что нашел решение проблемы ХТМ. Он предлагает, что
вместо холодной темной материи, которая сформировалась в первую
миллионную секунды после Большого взрыва, Вселенная может быть наполнена
теплой темной материей (ТТМ).
ТТМ сформировалась позже, через несколько минут после Большого взрыва, и
названа «теплой», так как ее частицы легче и более энергичны.
Когда ученые изменили модели и ввели ТТМ вместо ХТМ, гало карликовых
галактик структурировалось так, как мы наблюдаем в действительности.
Решение ТТМ «удивительно изящно», говорит профессор Френк, так как оно
означает, что «стандартная модель ни в коем случае не мертва».
Но если вся темная материя – теплая, а не холодная, перед учеными возникает еще больше трудностей для ее обнаружения.
БАК разработан для воссоздания условий миллионных долей от секунды
после Большого взрыва. Если ТТМ - это доминирующая темная материя,
коллайдер не сможет обнаружить след частиц.
Существуют и другие возможности обнаружить ТТМ. Наиболее вероятная
частица ТТМ – «стерильный нейтрино», который может быть идентифицирован
рентгеном, который ее испускает, но нужны значительно более
чувствительные датчики рентгена.
Ученые говорят, что Космический телескоп Дж. Вебба, который разработан
для космического наблюдения и поиска самых ранних звезд и должен быть
запущен в 2018 году, можно использовать, чтобы доказать, что ХТМ не
существует.
Профессор Френк объяснил, что еще нет доказательства того, что теории
темной материи нуждаются в «изменении парадигмы», но он уверен в том,
что ответ будет скоро найден.
«Темная материя предполагает большие открытия в течение нескольких месяцев», - говорит ученый.
| 
