Скачки плотности в ранней Вселенной могли изменить свойства тёмной материи

Физики из Франции и Японии показали, что плотностные колебания в ранней Вселенной — своего рода акустические волны — могли влиять на формирование тёмной материи. Они рассчитали, как такие колебания изменяют ключевые параметры процесса, при котором тёмная материя перестаёт активно исчезать и сохраняется в наблюдаемом сегодня объёме.

Речь идёт о так называемом «замерзании» тёмной материи — моменте, когда расширение Вселенной становится быстрее, чем успевают происходить столкновения частиц. Обычно этот процесс считают одинаковым во всех точках пространства, но если в этот момент в космосе присутствовали колебания плотности, то в разных областях условия могли отличаться. Это нарушает равномерность и влияет на итоговое количество оставшихся частиц.

Иллюстрация: Dalle

Авторы смоделировали ситуацию, когда такие колебания имели амплитуду около 0,2 — достаточно, чтобы не вызвать образование чёрных дыр, но и не исчезающе малую. Они рассчитали, что в этом случае итоговое количество тёмной материи может быть выше на ~10%, по сравнению со стандартными оценками. Особенно заметен эффект при типах взаимодействия, чувствительных к температуре.

Хотя 10% может показаться небольшим отклонением, для некоторых сценариев поиска тёмной материи оно критично. Например, когда прогнозы чувствительны к точной массе частиц или их взаимодействиям — особенно рядом с резонансами или в моделях с образованием временных связей между частицами.

В работе рассмотрен упрощённый случай одиночной волны. Авторы подчёркивают, что более реалистичная картина со множеством флуктуаций может усилить эффект. Также они проверили, что дополнительные процессы вроде нагрева от затухания колебаний почти не меняют результат.

Эти расчёты помогают уточнить границы, в которых тёмная материя могла сформироваться, и дают ориентиры для будущих моделей, особенно связанных с ранними фазами эволюции Вселенной.