З’явилася нова модель раннього Всесвіту, згідно з якою гравітон – квантово-механічний носій сили тяжіння – поширився в космосі ще до того, як з’явилася матерія.
Автори нової роботи заявили, що їх нове припущення допоможе з’єднати дві головні загадки в сучасній космології: природу темної матерії та історію космічної інфляції.
Багато космологів вважають, що, коли Всесвіт був молодим (тобто віком менше частки секунди), він пережив період неймовірно швидкого розширення, його називають інфляцією. Ця інфляційна епоха серйозно вплинула на майбутню еволюцію Всесвіту, оскільки поклала початок для розвитку зірок, галактик і скупчень. Досі невідомо, через що сталася інфляція, скільки вона тривала і чому припинилася.
Коли інфляція закінчилася, вона викликала появу всіх відомих частинок. Імовірно, після цієї ж події з’явилася темна матерія. Космологи не знають напевно, з чого складається темна матерія, але є багато свідчень того, що це невідомий вид частинок. Що б це не було, на його частку припадає більше 80% всієї матерії у Всесвіті.
Фізики з Інституту фізики в Гельсінкі запропонували новий механізм генерації великої кількості темної матерії в ранньому Всесвіті. І він заснований тільки на гравітації. На думку авторів, інфлатон і темна матерія не взаємодіють один з одним, тому частка темної матерії не утворюється звичайним способом в кінці інфляції.
Гіпотетична частинка інфлатон вважалася відповідальною за швидке розширення Всесвіту. Передбачалося, що як і бозон Хіггса, вона занадто непомітна для прямого спостереження. Висловлювалася навіть гіпотеза, що бозон Хіггса — це і є інфлатон. Але коли в 2012 році бозон Хіггса нарешті розгледіли під час експериментів на європейському прискорювачі, він виявився занадто важким, говорить Марцін Хшоншч з Польської академії наук. Тому вчені шукали щось схоже, але з меншою масою.
Автори роботи досліджували поведінку інфлатона прямо перед його розпадом. Наприкінці інфляції, прямо перед тим, як він зникне і породить величезну кількість частинок нашого Всесвіту.
Автори з’ясували, що коли гравітон з’являється при взаємодії частинок, то він забезпечує канали для розпаду інфлатона на частинки темної матерії. Тоді ці частинки темної матерії вже були присутні у Всесвіті до того, як з’явилася інша матерія. Більшість фізиків вважає, що гравітон, як і фотон – безмасова частинка, тому гравітація поширюється необмежено по всьому Всесвіту.
За словами авторів, цей механізм працює тільки тоді, коли простір робить щось інтенсивне, наприклад, швидко розширюється під час інфляції.