Согласно новому исследованию, нечеткая форма темной материи может агрегироваться и становиться ядром галактик.
Традиционная гипотеза о темной материи, согласно которой это форма холодной массивной частицы, которая почти никогда не взаимодействует сама с собой или с обычной материей, представляет некоторые трудности. В частности, она не может полностью объяснить плотные ядра галактик. Холодная, тяжелая темная материя имеет тенденцию производить чрезвычайно плотные ядра, гораздо более плотные, чем те, которые мы наблюдаем.
Но темная материя может быть чем-то другим. Недавно астрономы выдвинули гипотезу, что темная материя может быть невероятно легкой, намного легче любой известной частицы. Эта «нечеткая» темная материя позволила бы квантово-волновой природе частиц проявиться на макроскопических – даже галактических – масштабах, образуя большие диффузные сгустки, известные как «темные звезды».
Темные звезды могут быть невероятно большими, охватывая тысячи световых лет, но при этом иметь относительно низкую плотность. Это согласуется с наблюдениями за ядрами галактик, что делает эту гипотезу интересной для изучения.
В недавнем письме, опубликованном на сервере препринтов arXiv в декабре, международное сотрудничество астрофизиков изучило, как галактики могут развиваться в ответ на нечеткую темную материю. На этом первом этапе они не пытались полностью воссоздать всю сложную галактику. Вместо этого они построили простую игрушечную модель, состоящую всего из двух компонентов: большой части нечеткой темной материи и меньшей части простого идеального газа.
Затем они смоделировали, как эти два компонента будут взаимодействовать и развиваться друг с другом. Они обнаружили, что независимо от того, как они начинаются, нормальная материя и нечеткая темная материя быстро достигают равновесия, при этом два типа материи смешиваются, образуя большое стабильное ядро, окруженное облаком темной материи.
Исследователи отметили, что это было бы идеальное представление ядра галактики, содержащего более высокие, но не слишком высокие плотности обычной материи. Это первый шаг в подтверждении важного предсказания нечеткой модели темной материи. Однако предстоит еще многое сделать. Следующим шагом будет создание еще более реалистичных моделей роста и эволюции галактик и отслеживание того, как нечеткая темная материя и темные звезды, которые они производят, влияют на местное окружение. Затем мы сможем сравнить эти результаты с наблюдениями, чтобы увидеть, стоит ли эту идею исследовать дальше.
