חוקרים מרוסיה הצליחו, לראשונה, למדוד את הכמות שלהיקום איבד מאזלפני כ-13.7 מיליארד שנים, וחשבו שעד 5 אחוזים מהחומר האפל היו יכולים להידרדר.
הממצא יכול להסביר את אחת התעלומות הגדולות בפיזיקה - מדוע נראה שהיקום שלנו מתפקד בצורה מעט שונה מזו שתפקד בשנים שלאחר המפץ הגדול, והוא יכול גם לשפוך תובנה כיצד הוא עשוי להמשיך להתפתח בעתיד .
"ניתן להסביר את הפער בין הפרמטרים הקוסמולוגיים ביקום המודרני וביקום זמן קצר לאחר המפץ הגדול בכך ששיעור החומר האפל ירד."אמר המחבר איגור טקצ'ב, מהמכון למחקר גרעיני במוסקבה.
"הצלחנו כעת, לראשונה, לחשב כמה חומר אפל יכול היה ללכת לאיבוד, ומה יהיה הגודל המתאים של הרכיב הלא יציב".
המסתורין סביב החומר האפלהועלה לראשונה כבר בשנות השלושים, כאשר אסטרופיזיקאים ואסטרונומים הבחינו שגלקסיות נעות בדרכים מוזרות, ונראה כי הן תחת השפעת כוח הכבידה הרבה יותר ממה שניתן להסביר על ידי החומר והאנרגיה הנראים ביקום.
כוח המשיכה הזה חייב להגיע מאיפשהו. אז, חוקרים המציאו סוג חדש של 'חומר אפל' כדי לתאר את המסה הבלתי נראית האחראית לדברים שהם עדים להם.
נכון לעכשיו,ההשערה הנוכחית קובעתשהיקום מורכב מ-4.9 אחוז חומר רגיל - החומר שאנו יכולים לראות, כמו גלקסיות וכוכבים - 26.8 אחוז חומר אפל ו-68.3 אחוזים, סוג היפותטי של אנרגיה שמתפשטת ברחבי היקום, ואשר עשויה להיות אחראית להתפשטות היקום.
אבל למרות שרוב החומר שצפוי להיות ביקום הוא למעשה אפל,מעט מאוד ידועלגבי חומר אפל - למעשה, מדענים עדיין לא הצליחו להוכיח שהוא אכן קיים.
אחת הדרכים שבהן מדענים חוקרים את החומר האפל היא על ידי בחינתרקע מיקרוגל קוסמי(CMB), שיש המכנים אותו 'הד המפץ הגדול'. ה-CMB הוא הקרינה התרמית שנותרה מהמפץ הגדול, מה שהופך אותו לקפסולת זמן אסטרונומית שחוקרים יכולים להשתמש בה כדי להבין את היקום המוקדם, שזה עתה נולד.
הבעיה היא שהפרמטרים הקוסמולוגיים השולטים על אופן פעולת היקום שלנו - כמו מהירות האור והאופן שבו פועל כוח הכבידה - נראה שהם שונים במעט ב-CMB בהשוואה לפרמטרים שאנו יודעים שקיימים ביקום המודרני.
"השונות הזו הייתה משמעותית יותר משולי הטעות וטעויות שיטתיות המוכרות לנו",מסביר טקצ'ב. "לכן, או שאנו מתמודדים עם איזושהי טעות לא ידועה, או שהרכב היקום העתיק שונה במידה ניכרת מהיקום המודרני."
אחת ההשערות שעשויות להסביר מדוע היקום המוקדם היה שונה כל כך היא 'חומר אפל מתכלההשערת (DDM) - הרעיון שחומר אפל נעלם אט אט מהיקום.
וזה בדיוק מה שטקצ'ב ועמיתיו יצאו לנתח ברמה מתמטית, בחיפוש אחר כמה חומר אפל יכול היה להתפורר מאז בריאת היקום.
המחבר הראשי של המחקר, דמיטרי גורבונוב, גם הוא מהמכון למחקר גרעיני,מסביר:
"הבה נדמיין שחומר אפל מורכב מכמה מרכיבים, כמו בחומר רגיל (פרוטונים, אלקטרונים, נויטרונים,, פוטונים). ורכיב אחד מורכב מחלקיקים לא יציבים עם תוחלת חיים ארוכה למדי.
בעידן היווצרות המימן, מאות אלפי שנים לאחר המפץ הגדול, הם עדיין נמצאים ביקום, אבל עד עכשיו (מיליארדי שנים מאוחר יותר), הם נעלמו, לאחר שהתפרקו לכדי ניטרינו או חלקיקים רלטיביסטיים היפותטיים. במקרה כזה, כמות החומר האפל בעידן היווצרות המימן והיום תהיה שונה".
להמציא דמות,הצוות ניתח נתוניםנלקח מהתצפיות של טלסקופ פלאנק על ה-CMB, והשוותה אותו למודלים שונים של חומר אפל כמו DDM.
הם גילו שמודל ה-DDM מתאר במדויק את נתוני התצפית שנמצאו ביקום המודרני על פני הסברים אפשריים אחרים מדוע היקום שלנו נראה כל כך שונה היום בהשוואה ישר לאחר המפץ הגדול.
הצוות הצליח לקחת את המחקר צעד קדימה על ידי השוואת נתוני CMB למחקרי התצפית המודרניים של היקום ותיקון שגיאות עבור השפעות קוסמולוגיות שונות - כגוןעדשת כבידה, שיכול להגביר אזורים בחלל הודות לאופן שבו כוח הכבידה יכול לכופף את האור.
בסופו של דבר, הם טוענים שהיקום הפסיד איפשהו2 ו-5 אחוזיםשל החומר האפל שלו מאז המפץ הגדול, כתוצאה מחלקיקי החומר האפל ההיפותטיים האלה שמתכלים עם הזמן.
"זה אומר שביקום של היום, יש 5 אחוז פחות חומר אפל מאשר בעידן הרקומבינציה,"מסכם טקצ'ב.
"איננו יכולים כרגע לומר באיזו מהירות החלק הלא יציב הזה התכלה; ייתכן שחומר אפל עדיין מתפורר אפילו עכשיו, אם כי זה יהיה מודל שונה ומורכב הרבה יותר."
ממצאים אלה מצביעים על כך שחומר אפל מתכלה עם הזמן, מה שגורם ליקום לנוע בדרכים שונות ממה שהיה בעבר, אם כי הממצאים מצריכים מחקר חיצוני נוסף לפני שמשהו ייאמר בוודאות.
למרות זאת, המחקר הזה הוא עוד צעד קרוב יותר להבנת טבעו של החומר האפל, ולפתרון אחת התעלומות הגדולות ביותר של המדע - מדוע היקום נראה כמו שהוא נראה, וכיצד הוא יתפתח בעתיד.
עבודת הצוות פורסמה בסקירה פיזית ד.
