С момента Большого взрыва Вселенная «потеряла» 5 % темной материи

В современной Вселенной на 5 % меньше темной материи, чем было в эпоху рекомбинации, определили российские ученые, которые впервые рассчитали «долю нестабильности» в момент Большого взрыва

Группа российских исследователей из МФТИ, Института ядерных исследований РАН и Новосибирского государственного университета выяснила, что доля нестабильных частиц в составе темной материи сразу после Большого взрыва не превышала 2–5%. Сегодня во Вселенной примерно на 5% меньше темной материи, чем было в эпоху рекомбинации. Ученые еще не знают точную скорость распада нестабильной части темной материи и не исключают, что распад продолжается до сих пор. 

Согласно данным космического телескопа «Планк», который работал в 2009-2020 гг, доля темной материи во Вселенной составляет 26,8 %. Еще 4,9 % приходится на «обычную» материю, а 68,3 % – это темная энергия. «Планк» с высокой точностью измерил флуктуации температуры реликтового микроволнового фона Большого взрыва, и на основе этих данных ученые определили ключевые космологические параметры Вселенной через 300 тысяч лет после Большого взрыва – в эпоху рекомбинации. 

Однако данные о периоде рекомбинации по некоторым параметрам расходятся с современными данными наблюдений Вселенной. Речь идет о постоянной Хаббла, описывающей скорость расширения Вселенной, и параметре, связанном с количеством галактик в скоплениях. Так как расхождение было больше вероятной погрешности, ученые предположили, что либо в расчетах появилась неизвестная ошибка, либо состав Вселенной в эпоху рекомбинации отличался от того, что есть сейчас.

Обнаруженное расхождение в параметрах можно объяснить гипотезой распадающейся темной материи DDM (Decaying Dark Matter). Авторы исследования проанализировали данные телескопа «Планка» и сопоставили их с моделью DDM и общепринятой моделью ΛCDM (Lambda-Cold Dark Matter) со стабильной темной материей. Выяснилось, что DDM в больше степени соответствует данным наблюдений, но ученые также отметили, что эффект гравитационного линзирования (искривления гравитационным полем реликтового излучения) значительно ограничивает долю распадающейся темной материи при такой модели.

Использование массива данных наблюдений разных космологических эффектов позволило предположить, что относительная концентрация распадающейся компоненты темной материи в составляла примерно  2–5 %. Именно на такой объем уменьшилась темная материя к настоящему  времени, заключили российские ученые.