מחקרים חדשים טוענים כי חומר אפל, החומר המסתורי המרכיב רבע מהמסה והאנרגיה של היקום, עשוי להיות עשוי מחלקיקים זעירים וקלים במיוחד. צורה "מעורפלת" זו של חומר אפל - המכונה זאת מכיוון שאורך הגלים של החלקיקים הזעירים הללו היה נמרח על שטח ענקי ענקי - היה משנה את מהלך ההיסטוריה הקוסמית ויוצר חוטים ארוכים ומחוטטים במקום גלקסיות מסורבלות ביקום הקדום, על פי הדמיות.
לממצאים השלכות תצפיתיות - הטלסקופים הקרובים יוכלו להציץ בחזרה לתקופת זמן מוקדמת זו ובאופן פוטנציאלי להבחין בין סוגים שונים של חומר אפל, וכך יאפשרו לפיזיקאים להבין טוב יותר את תכונותיו.
חומר אפל הוא חומר מסיבי לא ידוע שנמצא ברחבי הקוסמוס. היא לא מפטירה אור - ומכאן השם חומר אפל - אך השפעות הכבידה שלו עוזרות לאגד אשכולות גלקטיים וגורמות לכוכבים בשולי הגלקסיות להסתובב מהר יותר מכפי שהיו עושים אחרת. מדענים רבים מאמינים שרוב החומר האפל הוא קר, כלומר הוא נע יחסית לאט. אבל יש רעיונות שונים לחלוטין, כמו האפשרות שזה זעיר ומעורפל, כלומר שזה יעבור מהר בגלל שהוא כל כך קל.
"ההדמיות שלנו מראות שהגלקסיות והכוכבים הראשונים שנוצרים נראים שונים מאוד ביקום עם חומר אפל מטושטש מאשר ביקום שיש בו חומר אפל קר", Lachlan Lancaster, סטודנט לתואר שני באסטרופיסיקה באוניברסיטת פרינסטון ושותף למחבר מאמר חדש. בכתב העת Physical Review Letters, סיפר ל- Live Science.
לנקסטר הסביר כי הספקולציות הנפוצות ביותר לגבי חומר אפל מציעים שהוא מורכב מחלקיקים מאסיביים חלשים (WIMPs), שיהיו כמה עשרות או מאות פעמים המסה של פרוטון. הדמיות שמשתמשות בסוג זה של חומר אפל טובים מאוד ביצירת מחדש של המבנה היקיוני של היקום, כולל חללים עצומים של חלל ריק מוקף חוטים ארוכי עכביש של גז ואבק, תצורה המכונה הרשת הקוסמית. אך במאזניים קטנים יותר, מודלים כאלה מכילים מספר אי התאמות ממה שאסטרונומים צופים באמצעות הטלסקופים שלהם. בראייה סטנדרטית זו, חומר אפל צריך להיערך במרכזי הגלקסיות, אך איש לא ראה זאת עושה זאת.
לעומת זאת, חומר אפל מטושטש יהיה קל להפליא, אולי מיליארדית של מיליארדית מהמסה המונית של אלקטרון, על פי הצהרה של MIT. מכניקת הקוונטים קובעת כי ניתן לחשוב גם על חלקיקים כגלים, עם אורכי גל ביחס הפוך למסה שלהם, אמר לנקסטר. כך שאורך הגל של חלקיק אור כזה יהיה באלפי שנות אור.
לפיכך, חומר אפל מטושטש יהיה קשה יותר להתגבש יחד מאשר חומר אפל קר, WIMP. בהדמיות הראו לנקסטר וחבריו המשותפים כי ביקום בעל חומר אפל קר היו גלקסיות שהיוו במהירות יחסית מתוך הילות כדוריות.
אבל חומר אפל מטושטש יתממש במקום זאת למיתרי חומר ארוכים ומעורפלים - "חוטים ענקיים יותר מגלקסיות מסורבלות", אמר לנקסטר - ואז גלקסיות ייוולדו גדולות יותר ומאוחר יותר. גם חומר אפל יתקשה להיערך במרכזי הגלקסיות, ובכך עשוי להסביר מדוע אסטרונומים אינם רואים את הגושמות הזו כאשר הם מסתכלים על גלקסיות.
מכשירים כמו טלסקופ הסקר הסינופטי הגדול (LSST) בצ'ילה וטלסקופים בגודל 30 מטר שנבנים ברחבי העולם יוכלו בקרוב להציץ בחזרה לכמה מימי היקום המוקדמים ביותר. לנקסטר, הם צפויים להתחיל לקחת נתונים בעשור הבא, שמשמעותם "נתחיל לראות את ההשפעות של חומר אפל מטושטש, או נתחיל לשלול אותם".
אף על פי שחוקרים אחרים השערו על חומר אפל מעורפל, ההדמיות החדשות עושות עבודה מדוקדקת יותר בכדי לבחון את ההשפעות הקוסמולוגיות שלה, אמר ג'רמיה אוסטריקר, אסטרופיסיקאי מאוניברסיטת קולומביה שלא היה מעורב בעבודה.
"זה עוזר לתאר את הפרטים של היווצרות המבנה בתיאוריה זו," הוסיף OStriker. "וזו אחת התיאוריות המגוונות המעניינות ביותר בסביבה."
לנקסטר אמר שההדמיות העתידיות של קבוצתו עשויות להתמקד בלכידת פרטים נוספים על השפעות החומר האפל המטושטש, ועלולות לתת לאסטרונומים מושג טוב יותר מה הם עשויים לצפות לראות דרך הטלסקופים שלהם.
- 18 התעלומות הגדולות והלא פתורות בפיזיקה
- 12 האובייקטים המוזרים ביותר ביקום
- מחזיקי שיאים קוסמיים: 12 האובייקטים הגדולים ביקום
