Ciemne atraktory rządzą kształtem Wszechświata?

Niewidzialna ciemna materia, której naukowcom nie udało się dotąd nawet „pomacać", stanowi większość masy materii naszego Wszechświata. Mimo to, nie wiadomo dotąd, czym ona naprawdę jest i nie są znane jej właściwości. W szczególności jej znikoma interakcja ze zwykłą materią przysparza wielu zagadek, do tego stopnia, że niektórzy nawet powątpiewają w jej istnienie.

Tym niemniej, według obecnej teorii nie było by Wszechświata w obecnym kształcie, bowiem to sferyczne skupiska ciemnej materii, oddziałując grawitacyjnie, stanowią miejsce, czy też „szkielet" formowania się gwiazd i chmur gazowych.

Tym bardziej dziwne jest, że nie mamy dotąd pojęcia, dlaczego skupiska ciemnej materii mają taki, a nie inny kształt, czy strukturę, uważa Steen Hansen, astrofizyk z Centrum Ciemnej Kosmologii (Dark Cosmology Centre) w Niels Bohr Institute na duńskim University of Copenhagen. Brak innych oddziaływań poza grawitacyjnym powinien ułatwiać zrozumienie regularności w obserwowanych zmianach gęstości i temperatury ciemnej materii. Czy stoją za nią jakieś podstawowe prawa, czy jej kształt jest wynikiem całkowicie przypadkowych zderzeń albo innych kosmicznych zdarzeń?

Przykładowo, z obserwacji jasności gwiazd łatwo można wywnioskować o jej właściwościach, ponieważ musi być zawsze zachowana równowaga pomiędzy ciśnieniem radiacyjnym a siłą grawitacji. Dlatego gwiazdy ewoluują w podobny sposób, to podobieństwo, wynikające z praw natury, jest atraktorem dla widzialnej materii: niezależnie od stanu początkowego zmierzają ona do przewidywalnego.

Dla ciemnej materii istnieje grawitacja, nie ma dla niej natomiast ciśnienia radiacyjnego. Dlatego nie było dotąd wiadomo, czy posiada ona jakiś atraktor, pozwalający wyjaśnić identyczność sferycznych struktur, w jakie się formuje.

Nie było wiadomo aż dotąd, ponieważ Steen Hansen, dzięki symulacjom komputerowym wykazał, że taki atraktor musi istnieć. Po raz pierwszy udało się ustalić, że stosunek pomiędzy temperaturą a gęstością ciemnej materii zmienia się regularny i zawsze taki sam sposób, jeśli rozpatrywać go od wewnątrz do zewnątrz sfer ciemnej materii.

Stworzone komputerowe modele tych struktur pozostawały zawsze w doskonałej równowadze, nawet, kiedy w symulacji zmieniano im parametry energii. Tym się różnią od gwiazd - kiedy gwieździe kończy się wodór, przestaje ona mieścić się w ramach swoich przemian - mówi się, że opuszcza swój atraktor. Tymczasem ponieważ w przypadku ciemnej materii nie występuje ani ciśnienie radiacyjne, ani zderzenia, prawdopodobnie pozostaje ona w oddziaływaniu swojego atraktora na zawsze.

ciemna materia atraktory ciśnienie radiacyjne kształt wszechświata Steen Hansen Niels Bohr Institute