מאמר חדש מציע כי רקע חלש של גלי כבידה סטוכסטיים מראשית היקום יצר חלקיקים קלי מסה, שייתכן כי הפכו בהמשך לחומר האפל המעצב גלקסיות ומבנים קוסמיים גדולים.
ייתכן שגלי כבידה מילאו תפקיד ביצירת החומר האפל ברגעים הכי מוקדמים של היקום לפי מחקר חדש. המחקר מציג חישובים חדשים המתארים דרך חדשה שלא נחקרה בעבר שבה חומר אפל יכול היה להיווצר, שמעורבים בה גלי כבידה סטוכסטיים.
המחקר הזה עוסק בשאלה מרכזית בפיזיקת חלקיקים: ממה מורכב היקום. עצמים יומיומיים כמו כוכבי לכת, כוכבים ואורגניזמים חיים עשויים מחומר נראה, אבל הוא מהווה רק כארבעה אחוזים מהיקום. השאר ברובו בלתי נראה, וכולל חומר אפל ואנרגיה אפלה.
החומר האפל לבדו מהווה כ-23 אחוזים מהיקום. תצפיות מראות שהוא מפוזר ברחבי החלל, ומעצב גלקסיות ואת המבנים הקוסמיים הכי גדולים. למרות ההשפעה הנרחבת שלו, החלקיקים היסודיים שמהם עשוי החומר האפל עדיין לא ידועים. מדענים ממשיכים לחקור את התעלומה הזאת באמצעות מודלים תאורטיים וגם ניסויים.
שיטה חדשה להיווצרות חלקיקים
גלי כבידה הן אדוות במרחב זמן שבדרך כלל נוצרות על ידי אירועים מאוד אנרגטיים, כגון התנגשויות בין חורים שחורים או כוכבי נייטרונים. גלי כבידה סטוכסטיים, לעומת זאת, נובעים ממגוון של תהליכים שלא מעורבים בהם גופים אסטרונומיים מסיביים.
הגלים החלשים יותר האלה תורמים לאות רקע שממלא את היקום. רבים מהם נוצרו בשלבים הכי מוקדמים בתולדות היקום. ייתכן שהם נוצרו באירועים כמו מעברי פאזה של חומר כשהיקום התקרר אחרי המפץ הגדול החם, או משדות מגנטיים היוליים.
"במאמר הזה, אנו חוקרים את האפשרות שגלי כבידה – שסבורים שהיו בכל מקום ביקום המוקדם – הומרו חלקית לחלקיקי חומר אפל", הסביר פרופסור יואכים קופ. "זה מוביל למנגנון חדש של היווצרות חומר אפל שלא נחקר בעבר".
מגלים לחלקיקים
החוקרים מציעים שגלי כבידה יכלו ליצור פרמיונים חסרי מסה או כמעט חסרי מסה. פרמיונים כוללים חלקיקים מוכרים כמו אלקטרונים, פרוטונים ונייטרונים.
לפי המודל שלהם, החלקיקים המוקדמים האלה מאוחר יותר צברו מסה והתפתחו לחומר האפל שעדיין קיים כיום.
"השלב הבא בפיתוח כיוון המחקר הזה הוא להתקדם מעבר לאומדנים האנליטיים שלנו ולבצע חישובים נומריים כדי לשפר את הדיוק של התחזיות שלנו. כיוון אחר למחקר עתידי הוא לחקור השפעות אפשריות נוספות של גלי כבידה ביקום המוקדם. אחת הדוגמאות לכך תהיה מנגנון שיוכל להסביר את ההפרש הידוע בין החלקיקים והאנטי-חלקיקים שנוצרו", אמר קופ.
עוד בנושא באתר הידען:
