Новая теория темной материи может объяснить несколько космических загадок

Физики из Китайской академии наук (CAS) предложили новую теорию, которая может объяснить сразу несколько космических загадок, связанных с темной материей. Согласно их исследованию, темная материя может состоять не из одного типа частиц, а как минимум из двух — тяжелых и легких.

Стандартная модель «холодной темной материи» долгое время хорошо описывала формирование галактик, но современные наблюдения выявили ряд несоответствий. Среди главных загадок — аномально низкая концентрация темной материи в центрах некоторых карликовых галактик и, наоборот, неожиданно плотные ее сгустки, обнаруженные при гравитационном линзировании. Эти явления кажутся противоречащими друг другу, но новая работа предполагает, что у них может быть общая причина.

Ученые из Обсерватории Цзыцзиньшань (Пурпурная гора) разработали модель «двухкомпонентной самовзаимодействующей темной материи». В ней частицы разной массы могут сталкиваться друг с другом, что приводит к процессу, названному «массовой сегрегацией». Простыми словами, тяжелые частицы постепенно мигрируют к центрам галактик, а легкие — смещаются к периферии, подобно тому, как массивные звезды в скоплениях стремятся к центру.

Компьютерное моделирование показало, что этот процесс естественным образом воспроизводит наблюдаемые аномалии. В карликовых галактиках массовая сегрегация создает разреженные ядра с низкой плотностью, а в более крупных системах, наоборот, формирует компактные гало, способные вызывать сильное гравитационное линзирование. Модель также предсказывает больше событий мелкомасштабного линзирования, чем стандартная теория, что соответствует реальным наблюдениям.

Исследователи полагают, что эти, казалось бы, противоречащие друг другу загадки космологии на самом деле указывают на одно и то же: темная материя имеет более сложную внутреннюю структуру, чем считалось ранее. По мере совершенствования обзоров неба и наблюдений гравитационного линзирования у ученых появятся новые возможности проверить, действительно ли темная материя состоит из нескольких компонентов.

Работа опубликована в журнале Science Bulletin. Ее авторы — Данэн Ян, И-Чжун Фань, Сыюань Хоу и Юэ-Линь Смин Цай.

Источники: sciencedaily.com