Die Menge an dunkler Materie im Universum hat um etwa 2-5% abgenommen, was die Diskrepanzen in den Werten einiger wichtiger kosmologischer Parameter während des Urknalls erklären könnte, und heute sagen russische Kosmologen in einem Artikel, der in der Zeitschrift Physical Review D veröffentlicht wurde.
„Stellen wir uns vor, dass dunkle Materie wie gewöhnliche Materie aus mehreren Komponenten besteht. Und eine Komponente besteht aus instabilen Teilchen, deren Lebensdauer ziemlich lang ist: In der Epoche der Wasserstoffbildung, Hunderttausende von Jahren nach dem Urknall, befinden sie sich immer noch im Universum und sind heute bereits verschwunden und zerfallen in Neutrinos oder hypothetische relativistische Teilchen. Dann wird die Menge an dunkler Materie in der Vergangenheit und heute anders sein “, sagte Dmitry Gorbunov vom Moskauer Phystech, zitiert vom Pressedienst der Universität.
Dunkle Materie ist eine hypothetische Substanz, die sich ausschließlich durch Gravitationswechselwirkung mit Galaxien manifestiert und zu Verzerrungen in ihrer Bewegung führt. Partikel der Dunklen Materie interagieren nicht mit elektromagnetischer Strahlung und können daher bei direkten Beobachtungen nicht nachgewiesen werden. Dunkle Materie macht ungefähr 26% der Masse des Universums aus, während "gewöhnliche" Materie nur ungefähr 4,8% ihrer Masse ausmacht - alles andere fällt auf nicht weniger mysteriöse dunkle Energie.
Beobachtungen der Verteilung dunkler Materie in den nächsten und entfernten Ecken des Universums, die mit Hilfe von bodengestützten Teleskopen und der Planck-Sonde durchgeführt wurden, haben kürzlich etwas Seltsames ergeben - es stellte sich heraus, dass die Expansionsrate des Universums und einige Eigenschaften des "Echos" des Urknalls in der fernen Vergangenheit und heute sind deutlich unterschiedlich. Zum Beispiel fliegen Galaxien heute viel schneller auseinander, als es aus den Ergebnissen der Analyse der Reliktstrahlung hervorgeht.
Gorbunov und seine Kollegen fanden einen möglichen Grund dafür.
Vor einem Jahr formulierte einer der Autoren des Artikels, Akademiker Igor Tkachev vom Institut für Kernphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau, die Theorie der sogenannten zerfallenden Dunklen Materie (DDM), in der im Gegensatz zur allgemein anerkannten Theorie der "Kalten Dunklen Materie" (CDM) ein Teil oder die gesamte Theorie Partikel sind instabil. Diese Teilchen sollten, wie von Tkachev und seinen Mitarbeitern vorgeschlagen, eher selten, aber in spürbaren Mengen zerfallen, um Abweichungen zwischen dem jungen und dem modernen Universum zu erzeugen.
In ihrer neuen Arbeit versuchten Tkachev, Gorbunov und ihr Kollege Anton Chudaykin anhand von Daten, die von Planck und anderen Observatorien gesammelt wurden, die die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung und die ersten Galaxien im Universum untersuchten, zu berechnen, wie viel dunkle Materie zerfallen musste.
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Wie ihre Berechnungen zeigten, kann der Zerfall der Dunklen Materie wirklich erklären, warum die Ergebnisse der Beobachtungen dieser Substanz mit dem "Planck" nicht den Beobachtungsdaten der nächsten Galaxienhaufen entsprechen.
Interessanterweise erfordert dies den Zerfall einer relativ kleinen Menge dunkler Materie - von 2,5 bis 5% ihrer Gesamtmasse, deren Menge nahezu unabhängig davon ist, welche grundlegenden Eigenschaften das Universum haben sollte. Nun, wie Wissenschaftler erklären, ist all diese Materie zerfallen, und der Rest der dunklen Materie, die in der Natur stabil ist, verhält sich wie in der CDM-Theorie beschrieben. Andererseits ist es auch möglich, dass es sich weiter auflöst.
„Dies bedeutet, dass im heutigen Universum 5% weniger dunkle Materie vorhanden ist als bei der Bildung der ersten Wasserstoff- und Heliummoleküle nach der Geburt des Universums. Wir können jetzt nicht sagen, wie schnell sich dieser instabile Teil aufgelöst hat. Es ist möglich, dass die Dunkle Materie auch jetzt noch zerfällt, obwohl dies bereits ein weiteres viel komplexeres Modell ist “, schließt Tkachev.
