Доминирование материи в первые мгновения Вселенной объяснили иначе — выводы ставят под сомнение привычную картину

В рамках недавнего научного обзора специалисты представили новую интерпретацию периода, который долго оставался менее всего изучённым в истории космоса. Об этом сообщает издание Planet Today, указывая, что группа физиков из Международной школы передовых исследований в Италии предложила модель, описывающую раннее доминирование материи — этап, расположенный между космической инфляцией и началом синтеза первых химических элементов.

Как учёные восстановили раннюю картину Вселенной

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, Пранджал Ралеганкар, Даниэле Перри и Такеши Кобаяши обращаются к периоду, который традиционно считался "переходным" и плохо поддавался моделированию. Этот отрезок истории космоса охватывает время, когда первичные частицы только начинали охлаждаться, формируя первые устойчивые структуры.

Авторы работы сосредоточили внимание на вычислительных моделях, способных воспроизвести термодинамику ранней материи. Их расчёты показывают, что в условиях стремительного охлаждения происходили многочисленные процессы, влияющие на дальнейшую архитектуру Вселенной. Модели детализируют, как менялась плотность среды, каким образом перераспределялась энергия и как эти факторы подготавливали пространство к формированию будущих объектов.

Исследование расширяет представления о том, какие физические механизмы могли определять раннюю динамику, когда гравитация и взаимодействия элементарных частиц конкурировали в условиях быстро меняющейся температуры. Авторы подчёркивают, что именно в этот период закладывались предпосылки для различий между обычным и потенциально экзотическим веществом.

Работа показывает, что остывание материи было далеко не однородным процессом. В разных областях плотность менялась по собственным траекториям, создавая отличия в структуре будущих космических зон. Такая неоднородность становилась фактором, влияющим на формирование крупных объектов.

Моделирование позволяет оценить, как эти процессы могли протекать, несмотря на отсутствие возможности наблюдать их напрямую. Исследователи отмечают, что реконструкция этого периода остаётся сложной задачей, требующей сочетания математической теории и вычислительных методов.

Гипотеза о мгновенном формировании первичных чёрных дыр

Одним из центральных элементов работы стала гипотеза, связанная с появлением первых чёрных дыр. Учёные предполагают, что такие объекты могли возникнуть почти мгновенно — ещё до того, как началось традиционное звездообразование.

По расчётам исследователей, сверхплотные области ранней материи могли испытывать коллапс под действием гравитации уже в первые мгновения после завершения инфляции. Если эти зоны достигали критической плотности, они превращались в компактные объекты, сопоставимые с чёрными дырами.

Эта гипотеза давно обсуждается в космологии, но новая модель предоставляет более подробное описание условий, в которых такие процессы могли происходить. В частности, учёные анализируют параметры плотности и температурные градиенты, характеризующие раннюю фазу. Полученные результаты указывают на возможность появления первичных чёрных дыр, не связанных с гибелью массивных звёзд.

Такие объекты рассматриваются как потенциальные носители информации о самых ранних этапах формирования структуры Вселенной. Если гипотеза верна, это означает, что чёрные дыры могут быть старше первых светящихся объектов, а их происхождение связано не с эволюцией звёзд, а с условиями, существовавшими сразу после инфляции.

Подобные выводы требуют дальнейшего анализа, однако модель добавляет аргументов в пользу того, что ранняя Вселенная была более разнообразной, чем считалось ранее. Это расширяет рамки обсуждения происхождения плотных космических структур.

Почему эту эпоху называют "пропущенной"

Исследователи подчёркивают, что период раннего доминирования материи остаётся одним из наименее изученных фрагментов космической эволюции. Наблюдательные методы не позволяют получить прямые данные о процессах, происходивших в это время.

"Невозможность экспериментального воспроизведения этих процессов заставляет полагаться на математические модели", — отмечается в издании Planet Today.

Подобные условия создают серьёзные ограничения: физики могут лишь реконструировать события по косвенным признакам и анализу последствий, наблюдаемых в более поздние эпохи.

Этот период называют "пропущенной эпохой" именно потому, что он находится между двумя значимыми этапами — стремительным расширением Вселенной и формированием первых элементов. Информация о нём скрыта как в динамике космического микроволнового фона, так и в распределении вещества в масштабах галактик.

Учёные подчеркивают, что именно такие модели помогают восполнить пробелы, создавая основу для дальнейших исследований. Новые вычислительные методы позволяют уточнять параметры ранней Вселенной, улучшать сценарии развития материи и энергии и сопоставлять данные с современными наблюдениями.

Благодаря подобным усилиям реконструкция ранней космической истории становится точнее, хотя исследователи постоянно напоминают, что многие аспекты остаются предметом дискуссий. Работа итальянских физиков позволяет расширить представления о том, как происходила трансформация пространства на самых первых этапах существования.