Новая модель показывает, как выглядела бы темная материя, если бы была видимой⁠⁠

Как можно увидеть что-то невидимое? Это проблема, с которой сталкиваются астрономы, пытающиеся изучать темную материю. Хотя на эту таинственную субстанцию приходится около 85 процентов от всего количества материи во Вселенной, она не взаимодействует со светом. Поэтому фиксировать присутствие темной материи можно только по ее гравитационному влиянию на свет и другие формы материи. Еще больше сложностей добавляет тот факт, что попытки напрямую обнаружить темную материю на Земле до сих пор ни разу не увенчались успехом.

Несмотря на эту «неуловимость» темной материи, нам кое-что удалось о ней узнать. Нам известно, что она не только темная, но еще и холодная. В результате при формировании сгустков темной материи зарождаются ядра галактических скоплений. Также темная материя формирует гало, окружающие галактики, на которые приходится большая часть массы галактики. Однако до сих пор у нас остается без ответа много вопросов о темной материи, поэтому астрономы постоянно разрабатывают новые модели темной материи, сравнивая затем их с результатами наблюдения и оценивая таким образом точность модели.

Одним из методов моделирования является компьютерное моделирование. Недавно команда астрономов из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, во главе с Дж. Вангом (J. Wang) запустила подробное моделирование космоса, в котором доминирует темная материя, и некоторые из результатов этого моделирования оказались весьма неожиданными. В качестве частицы темной материи команда приняла модель слабо взаимодействующей массивной частицы (ВИМПа) массой порядка 100 масс протона. Моделирование показало, что темная материя формирует гало вокруг галактик, как и при реальных наблюдениях Вселенной. Однако гало при этом формировались не только в галактическом масштабе, но и на всех других масштабах, начиная от небольших гало планетного масштаба и вплоть до массивных гало, окружающих скопления галактик. Эти гало имеют схожую структуру – плотное ядро и диффузную оболочку. Тот факт, что формирование гало наблюдается на всех масштабах, делает этот процесс отличительной особенностью темной материи, отмечают авторы.

Одна из гипотез о природе темной материи предполагает, что при столкновении частиц темной материи формируется гамма-излучение. Для проверки своей модели команда Ванга предлагает оценить соответствие сделанных на ее основе прогнозов об испускаемом гамма-излучении со спектром таинственного дополнительного гамма-излучения, которое было обнаружено недавно со стороны центра Галактики.

Исследование опубликовано в журнале Nature.