Они оказались маленькими частицами инфлатонов, которые продержались не очень долго, потому что за долю секунды превратились в элементарные частицы.
Первые доли секунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой горячее и жидкое место, нагретое более чем до триллиона градусов, пишет Live Science.
В своем новом исследовании, опубликованном в Physical Review D, ученые смогли восстановить этот момент времени с помощью компьютерного моделирования. Новое, более детальное моделирование показало, как в первые секунды рождения Вселенной гравитация заставила квантовые частицы, известные как инфлатоны, объединиться.
Так специалисты впервые увидели, как эти частицы образовывали сложные и плотные структуры, весившие от нескольких граммов до 20 кг. Кроме того, результаты их работы совпали с простой теоретической моделью, которой почти 40 лет.
Исследователи также смоделировали конец инфляции — период в развитии Вселенной, когда она резко увеличилась в размерах. В то время Вселенная содержала только энергию и инфлатоны — разновидность квантовой материи, которая образовалась из энергетического поля, заполнившего все пространство после Большого взрыва.
Физики считают, что инфлатонные структуры, наблюдаемые при моделировании, являются результатом флуктуации в этом энергетическом поле, которая произошла сразу после Большого взрыва. Это же поле, вероятно, создало крупномасштабные галактические структуры, наблюдаемые сегодня во Вселенной.
Плотные структуры, заполненные инфлатонами, просуществовали не очень долго, потому что за долю секунды превратились в элементарные частицы. Обладая высокой плотностью, их движения и взаимодействия могли порождать "рябь пространства-времени", называемую гравитационными волнами.
Новое моделирование может точно рассчитать, насколько большими могли быть эти гравитационные волны, что поможет будущим экспериментам искать подобные пульсации во Вселенной.
Исследователи также предположили, что небольшие частицы могут коллапсировать под собственным весом, создавая первые черные дыры во Вселенной, которые называются первичными черными дырами. Некоторые ученые считают, что такие черные дыры могут быть кандидатами на темную материю — загадочное вещество, составляющее 85% вещества во Вселенной.
Физики не видели никаких черных дыр в своих симуляциях, но они планируют запустить более длинные и детальные симуляции в будущем, которые могли бы показать такие объекты.
"На этой стадии первичные черные дыры представляют собой интригующую возможность. Они могут привести к новому паттерну изменений, но также предоставить новые инструменты для тестирования моделей",-заключил соавтор исследования Ричард Истер, профессор физики Оклендского университета.
