380 000 lat po Wielkim Wybuchu Wszechświat ochłodził się od gorącej zupy plazmy do temperatury, w której protony i elektrony mogą łączyć się tworząc atomy. Obojętne atomy wodoru zostały ponownie rozerwane za pomocą mechanizmu, który miałby na celu reionizację całego Wszechświata, proces, który ostatecznie zakończył się miliard lat po Wielkim Wybuchu.
Uważa się, że pierwsze gwiazdy, które powstały przed epoką reionizacji, prawdopodobnie pompowały jakieś gwałtowne promieniowanie ultrafioletowe, jonizując obojętny wodór, ale wysunięto nową (kontrowersyjną) teorię. Czy ciemna materia miała do odegrania rolę w reionizacji Wszechświata?
Ponieważ 85% Wszechświata składa się z materii, którą musimy w pełni wyjaśnić, wydaje się naturalne, że naukowcy zastanawialiby się nad możliwością, że ciemna materia miała do odegrania rolę wkrótce po Wielkim Wybuchu. Chociaż naukowcy są dość pewni, że okres rejonizacji był napędzany emisjami z pierwszych gwiazd, istnieją pewne czynniki obserwacyjne, które mogą sugerować, że anihilacja ciemnej materii mogła odegrać pewną rolę w ewolucji Wszechświata.
Tak zresztą twierdzą Dan Hooper i Alexander Belikov z Fermilab w Batavii w stanie Illinois. W opublikowanej niedawno teorii naukowcy badają fizykę stojącą za anihilacją ciemnej materii jako mechanizmem napędzającym epokę reionizacji.
W pracach Hoopera i Belikova skupiają się na ciemnej materii, która według teorii zlepia się pod wpływem przyciągania grawitacyjnego, gdy Wszechświat ochładza się w erze neutralnego wodoru (znany jako „Średniowiecze” - Wszechświat byłby nieprzezroczysty z powodu braku gwiazd i brak promieniowania elektromagnetycznego). Kiedy ciemna materia w tym czasie zbija się w gromady, przewiduje się, że unicestwi. Przewiduje się, że podczas anihilacji ciemnej materii wytwarzane będą wysokoenergetyczne promienie gamma. Tam, gdzie dochodzi do promieniowania gamma, z pewnością nastąpi jonizacja materii.
“Pojedynczy promień gamma może rejonizować 1000 atomów wodoru”- mówi Hooper. „Mechanizm mógł z łatwością rejonizować wszechświat.”
Według ich rozumowania, zamiast emisji z gwiazd, które mogły powstawać na początku epoki reionizacji, znacznie silniejszy mechanizm jonizacji mógłby zalać Wszechświat. Jednak niektórzy naukowcy sceptycznie podchodzą do tego pomysłu.
“Nie mamy jeszcze dowodów na to, że jakakolwiek ciemna materia kiedykolwiek unicestwiła się”- mówi Charles Bennett, główny badacz satelity NASAP WMAP, który bada epokę reionizacji. „Nie twierdzę, że to jest złe, ale brzmi to zbyt pomysłowo, abym chętnie to zaakceptował. ” Bennett uważa argument ciemnej materii za jedną tajemnicę (reionizację) wyjaśnioną przez inną tajemnicę (czy ciemna materia w ogóle się unicestwia?).
Na razie idea, że ciemna materia mogła być podstawowym mechanizmem jonizującym nasz Wszechświat, pozostaje wysoce teoretyczna. Ale Hooper chętnie analizuje dane z nadchodzącej misji ESK Planck, ponieważ obserwatorium będzie w stanie zbadać, w jaki sposób postępowała dejonizacja. „Sygnatura czasowa reionizacji ciemnej materii będzie inna niż ta wywołana przez gwiazdy”- mówi Hooper.
Źródło: New Scientist
