Новый код поможет ученым изучать темную материю

Физики из Института теоретической физики «Периметр» представили новый вычислительный код для изучения темной материи. Разработка Джеймса Гуриана и Саймона Мая позволяет моделировать поведение одного из ее предполагаемых видов — само-взаимодействующей темной материи (SIDM).

SIDM — это гипотетическая форма темной материи, частицы которой могут сталкиваться друг с другом, но не взаимодействуют с обычной (барионной) материей. Эти столкновения могут влиять на формирование галактик внутри так называемых гало темной материи.

Как объясняет соавтор исследования Джеймс Гуриан, SIDM может переносить энергию внутри гало, что приводит к «гравотермальному коллапсу» — процессу, при котором ядро гало становится чрезвычайно горячим и плотным. Конечным результатом этого процесса может стать образование черной дыры.

Ранее для моделирования SIDM использовались два подхода: N-тел моделирование для низкой плотности и гидродинамический подход для высокой. Однако для промежуточных состояний не было эффективного инструмента. Новый код KISS-SIDM, описанный в журнале Physical Review Letters, заполняет этот пробел.

«Раньше, если вы хотели проверить разные параметры, вам нужно было использовать либо очень упрощенную модель, либо мощный кластер, что дорого. Этот код быстрее, и его можно запустить на ноутбуке», — говорит Гуриан.

По словам коллег, разработка открывает возможности для широкого спектра исследований, которые ранее были недоступны, и позволит лучше понять связь между темной материей и эволюцией космических структур.

Больше информации: James Gurian et al, Core Collapse Beyond the Fluid Approximation: The Late Evolution of Self-Interacting Dark Matter Halos, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/2ycz-3fvv. На arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2505.15903