Ученые предположили, какие структуры могли первыми появиться во Вселенной

3 апреля, 2021 22 :25

Ученые выяснили, какие структуры могли первыми появиться во Вселенной. Ими оказались маленькие частицы инфлатоны, которые просуществовали совсем недолго, поскольку за доли секунды превратились в элементарные частицы. Первые доли секунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой горячее и жидкое место, нагретое более чем до триллиона градусов, пишет «Фокус» со ссылкой на Live Science.

В своем новом исследовании, опубликованном в Physical Review D, ученым удалось реконструировать этот момент времени с помощью компьютерного моделирования. Новая более детальная симуляция, показала, как в эти первые секунды зарождения Вселенной, гравитация заставляла объединяться квантовые частицы, известные как инфлатоны.

Так эксперты впервые увидели, как эти частички образовывали сложные и плотные структуры, которые весили от нескольких граммов до 20 кг. Кроме того, результаты их работы совпали с простой теоретической моделью, которой почти 40 лет.

Также исследователи смоделировали окончание инфляции — период в развитии Вселенной, когда она резко увеличилась в размерах. В то время Вселенная содержала только энергию и инфлатоны — тип квантовой материи, которая образовалась из энергетического поля, заполнившего все пространство после Большого взрыва.

Физики считают, что инфлатонные структуры, наблюдаемые при моделировании, являются результатом колебания в этом энергетическом поле, которое произошло сразу после Большого взрыва. Это же поле, вероятно, создало и, наблюдаемые сегодня во Вселенной, крупномасштабные галактические структуры.

Плотные структуры, заполненные инфлатонами, просуществовали совсем недолго, поскольку за доли секунды превратились в элементарные частицы. Имея высокую плотность, их движения и взаимодействия могли генерировать «рябь пространства-времени», называемые гравитационными волнами.

Новая симуляция может точно рассчитать, насколько велики могли быть эти гравитационные волны, что поможет будущим экспериментам искать подобные ряби во Вселенной.

Исследователи также предположили, что маленькие частички могли схлопнуться под своим собственным весом, создав первые во Вселенной черные дыры, которые называются первичными черными дырами.

Некоторые ученые считают, что такие черные дыры могут быть кандидатами на темную материю — таинственную субстанцию, которая составляет 85% материи во Вселенной.

Физики не видели никаких черных дыр в своих моделированиях, но они планируют запустить более длинные и детальные симуляции в будущем, которые могли бы показать такие объекты.

«На данном этапе первичные черные дыры представляют собой интригующую возможность. Они могут привести к новому характеру изменения, но также обеспечить новые инструменты для тестирования моделей», — заключил соавтор исследования Ричард Истер, профессор физики из Оклендского университета.