Bahan gelap, bahan misteri yang membentuk seperempat jisim dan tenaga alam semesta, mungkin dibuat dari zarah-zarah yang sangat kecil dan ringan, penyelidikan baru mencadangkan. Bentuk gelap yang "kabur" ini memanggil bahawa kerana panjang gelombang zarah miniscule ini akan diletakkan di atas kawasan yang sangat besar-akan mengubah sejarah kosmik dan mencipta filamen panjang dan bijak dan bukannya galaksi-galaksi kecil di alam semesta awal, mengikut simulasi.
Penemuan ini mempunyai kesan pemerhatian - teleskop yang akan datang akan dapat melihat kembali ke tempoh masa awal ini dan berpotensi membezakan antara pelbagai jenis masalah gelap, yang membolehkan ahli fizik memahami dengan lebih baik sifatnya.
Matematik adalah bahan besar yang tidak diketahui di seluruh alam semesta. Ia tidak memberi cahaya - oleh itu nama gelap - tetapi kesan gravitinya membantu mengikat kumpulan galaksi dan menyebabkan bintang di pinggir galaksi berputar lebih laju daripada yang mereka lakukan. Ramai saintis percaya bahawa kebanyakan bahan gelap adalah sejuk, bermakna ia bergerak agak perlahan. Tetapi terdapat idea yang berbeza, seperti kemungkinan bahawa ia kecil dan kabur, bermakna ia akan bergerak dengan cepat kerana ia begitu ringan.
"Simulasi kami menunjukkan bahawa galaksi pertama dan bintang-bintang yang terbentuk kelihatan sangat berbeza di alam semesta dengan masalah gelap dari alam semesta yang mempunyai masalah gelap gelap," kata Lachlan Lancaster, seorang pelajar siswazah astrofisika di Princeton University dan co-author of a new paper dalam jurnal Journal Review Letters, memberitahu Live Science.
Lancaster menjelaskan bahawa spekulasi yang paling umum mengenai masalah gelap menunjukkan bahawa ia terdiri daripada zarah-zarah besar-besaran interaktif yang lemah (WIMPs), yang akan mempunyai beberapa puluhan atau ratusan kali jisim proton. Simulasi yang menggunakan perkara gelap ini sangat baik untuk mewujudkan semula struktur berskala besar alam semesta, termasuk ruang kosong ruang kosong yang dikelilingi oleh filamen gas dan habuk yang panjang, pembentukan yang dikenali sebagai web kosmik. Namun, pada skala yang lebih kecil, model tersebut mengandungi sejumlah percanggahan dari apa yang dilihat para astronom dengan teleskop mereka. Dalam paparan piawai ini, perkara gelap harus ditimbun di pusat-pusat galaksi, tetapi tiada siapa yang melihatnya berbuat demikian.
Matlamat gelap kabur, sebaliknya, akan menjadi cahaya minda, mungkin satu bilion juta bilion jilid satu elektron, menurut kenyataan dari MIT. Mekanik kuantum menyatakan bahawa zarah juga boleh dianggap sebagai gelombang, dengan panjang gelombang berkadar berbanding dengan jisim mereka, kata Lancaster. Oleh itu, panjang gelombang cahaya zarah tersebut akan beribu-ribu tahun cahaya.
Oleh itu, masalah gelap fuzzy akan mempunyai masa yang lebih sukar untuk berkumpul bersama daripada perkara gelap, WIMP gelap. Dalam simulasi, Lancaster dan pengarangnya menunjukkan bahawa alam semesta gelap yang sejuk akan mempunyai galaksi yang terbentuk dengan cepat daripada spherical halos.
Tetapi perkara gelap yang fuzzy akan menyatu menjadi panjang, rentetan bahan - "filamen lebih raksasa daripada galaksi clumpy," kata Lancaster - dan galaksi akan dilahirkan lebih besar dan kemudian. Matematik juga akan mempunyai masa yang lebih sukar untuk menumpuk di pusat-pusat galaksi, yang berpotensi untuk menjelaskan mengapa ahli astronomi tidak melihat kelumpuhan ini apabila mereka melihat galaksi.
Instrumen seperti Teleskop Ukur Sinoptik Besar (LSST) di Chile dan teleskop kelas 30 meter yang dibina di seluruh dunia akan dapat kembali ke beberapa hari pertama di dunia. Mereka dijangka mula mengambil data dalam dekad yang akan datang, yang bermaksud "kita akan mula melihat kesan kegelapan gelap fuzzy, atau mula memerintah mereka," kata Lancaster.
Walaupun penyelidik lain telah membuat spekulasi tentang perkara gelap yang kabur, simulasi baru melakukan kerja yang lebih berhati-hati untuk mengolah kesan kosmologinya, kata Jeremiah Ostriker, seorang astrophysicist di Columbia University yang tidak terlibat dalam kerja.
"Ini membantu menggariskan butiran tentang pembentukan struktur dalam teori variasi ini," tambah OStriker. "Dan ia adalah salah satu teori variasi yang paling menarik di sekeliling."
Lancaster berkata simulasi masa depan pasukannya mungkin menumpukan perhatian untuk menangkap lebih banyak butiran mengenai kesan perkara gelap yang fuzzy, berpotensi memberi para astronom idea yang lebih baik tentang apa yang mereka harapkan untuk melihat melalui teleskop mereka.
- 18 Misteri Terbantut Terbesar dalam Fizik
- Objek Strangest 12 di Semesta
- Pemegang Rekod Kosmik: Objek Terbesar 12 di Semesta
