Протягом десятиліть темна матерія залишається найбільш невловимою «примарою» Всесвіту. Хоча на її частку припадає приголомшливі 85% всієї матерії у космосі, вона залишається невидимою для наших телескопів; ми можемо виявити її лише за гравітаційним впливом, який вона робить на зірки та галактики, які ми бачимо.
Досі переважним науковим консенсусом була думка, що темна матерія є «холодною» — це означає, що вона рухається повільно і проходить крізь саму себе та інші частки, не вступаючи з ними у взаємодію. Однак нове дослідження припускає, що ця модель може бути неповною. Дослідники висувають нового кандидата: самовзаємодіючу темну матерію (SIDM).
Концепція: Всесвіт, де частинки «зіштовхуються»
Фундаментальна різниця між стандартною темною матерією та SIDM полягає у поведінці частинок. У традиційній моделі частинки темної матерії подібні до привидів, що проходять крізь стіни. У моделі SIDM вони поводяться скоріше як люди у переповненій кімнаті, які постійно стикаються один з одним.
Згідно з дослідженням під керівництвом Хай-Бо Ю, ці зіткнення дозволяють частинкам темної матерії обмінюватися енергією. Цей процес може спровокувати явище, відоме як гравітермічний колапс, при якому частинки темної матерії згущуються, утворюючи неймовірно щільні, компактні ядра. Ці ядра можуть бути масивними — приблизно в мільйон разів важчим за наше Сонце.
Розв’язання трьох космічних загадок
Що робить цю теорію особливо переконливою, то це її здатність пояснити три виразні астрономічні аномалії, які тривалий час не піддавалися пояснюванню в рамках стандартної моделі холодної темної матерії:
- Аномалії гравітаційного лінзування: Астрономи виявили у далекому Всесвіті надщільні об’єкти, які посилюють світло далеких галактик так, як не могла б пояснити стандартна темна матерія.
- «Шрам» зоряного потоку GD-1: У нашій власній галактиці Чумацький Шлях зірковий потік, відомий як GD-1, несе ознаки того, що він був «розірваний» невидимим компактним об’єктом, що залишив після себе чіткий структурний слід.
- Зоряне скупчення Fornax 6: У галактиці-супутнику поруч із Чумацьким Шляхом існує дивне, тісно згруповане скупчення зірок під назвою Fornax 6. Згідно з теорією SIDM, щільне скупчення темної матерії може діяти як гравітаційна пастка, притягуючи прохідні мішки.
«Надзвичайно те, що той самий механізм працює у трьох абсолютно різних умовах — у далекому Всесвіті, всередині нашої галактики й у сусідній галактиці-супутнику», — каже професор Ю.
Чому це важливо
Це дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, є потенційним зрушенням у тому, як ми картуємо архітектуру Всесвіту. Якщо темна матерія справді самозалежить, це означає, що «невидимий» каркас нашого Всесвіту набагато динамічніший і структурно складніший, ніж вважалося раніше.
Пропонуючи єдиний механізм — гравітермічний колапс — для пояснення явищ в різних масштабах і локаціях, SIDM дає універсальне вирішення проблем, які раніше здавалися не пов’язаними один з одним.
Висновок
Якщо модель SIDM підтвердиться, вона перетворить наше розуміння темної матерії з пасивної примарної присутності на активну силу, здатну формувати саму структуру галактик. Це може нарешті заповнити прогалину між нашими математичними моделями та дивними фізичними реаліями, які ми спостерігаємо у глибинах космосу.
