Темна матерія могла виникнути з чорних дір або вакууму

10 серпня 2025 р. 06:32

10 серпня 2025 р. 06:32

Темна матерія з тіней Всесвіту: як чорні діри і космічні горизонти можуть пояснити одну з найбільших загадок космології.

У нових теоретичних розвідках фізик Стефано Профумо з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі висунув дві альтернативні гіпотези щодо походження темної матерії. Обидві моделі спираються не на вигадану фізику, а на перевірені наукові концепти, включаючи квантову теорію поля , гравітацію та структуру простору-часу .

Дзеркальний сектор і мікроскопічні чорні діри

Перша модель припускає існування “дзеркального світу” — прихованого сектора, де діють власні частинки та сили, але з аналогічними фізичними законами. Згідно з цією теорією, темна матерія могла утворитися із залишків мікроскопічних чорних дір, які сформувалися з так званих “темних баріонів” , зв’язаних частинок, що виникли внаслідок темної квантової хромодинаміки (КХД) .

“Ці залишки чорних дір були б лише в кілька разів важчими за масу Планка… але якщо їх утворити в потрібній кількості, вони могли б пояснити всю темну матерію” , — йдеться у статті Profumo.

Такі об’єкти взаємодіють лише через гравітацію, тому вони не виявляються в експериментах , орієнтованих на частинки, що взаємодіють через електромагнітні або слабкі сили.

Квантове випромінювання з космічного горизонту

Інше дослідження Профумо, опубліковане у травні 2025 року, пропонує ще одну гравітаційну версію походження темної матерії. Згідно з нею, після етапу інфляції Всесвіт міг пережити фазу помірного, але прискореного розширення , під час якої “космічний горизонт” діяв як джерело квантового випромінювання .

У цьому контексті темна матерія могла “народитися” подібно до випромінювання Гокінга , яке, за передбаченнями, виникає на горизонтах чорних дір.

“Ідея натхненна тим, як спостерігачі поблизу космічних горизонтів сприймають теплове випромінювання завдяки квантовим ефектам” , — зазначає Профумо.

Цей сценарій дозволяє пояснити широкий діапазон мас темної матерії без необхідності задавати її специфічні взаємодії. Достатньо лише припустити, що ці частинки стабільні і формуються гравітаційно .

Теорії за межами експерименту, але в межах фізики

“Обидва механізми є дуже спекулятивними, але вони пропонують автономні та обчислювані сценарії” , — наголошує Профумо. Вони уникають залежності від стандартних моделей темної матерії, які за роки досліджень не дали результатів у лабораторіях .

Університет Санта-Круз має давню традицію космологічних досліджень. Саме тут допомогли розробити лямбда-модель холодної темної матерії , яка сьогодні є провідною в космології. Нові теорії Профумо продовжують цей шлях, поєднуючи мікросвіт з великомасштабною структурою Всесвіту .

Хоч ці гіпотези й не мають наразі експериментального підтвердження, вони розширюють наші уявлення про можливе походження темної матерії — ключового елементу Всесвіту, природа якого все ще залишається невідомою.

Наука