Согласно новому исследованию, размытая форма темной материи может собираться в скопления и становиться ядрами галактик.
Традиционная гипотеза темной материи, что это некая форма холодной, массивной частицы, которая почти никогда не взаимодействует сама с собой или с обычной материей, имеет некоторые трудности. В частности, она не может полностью объяснить плотные ядра галактик. Холодная, тяжелая темная материя имеет тенденцию производить чрезвычайно плотные ядра, гораздо плотнее, чем то, что 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 «размытая» темная материя позволила бы квантово-волновой природе частиц проявиться в макроскопических — даже галактических — масштабах, позволяя им образовывать большие, диффузные сгустки, известные как «темные звезды».
Темные звезды могут быть невероятно огромными, простираясь на тысячи световых лет, при этом имея относительно низкую плотность. Это соответствовало бы наблюдениям за ядрами галактик, что делает эту гипотезу интригующей для изучения.
В недавней статье, появившейся на сервере препринтов arXiv, международное сотрудничество астрофизиков исследовало, как галактики могут эволюционировать в ответ на размытую темную материю. Для этого первого шага они не пытались полностью воссоздать целую сложную галактику. Вместо этого они построили простую игрушечную модель, содержащую всего два компонента: большую долю размытой темной материи и меньшую долю простого идеального газа.
Затем они смоделировали, как эти два компонента будут взаимодействовать друг с другом и развиваться. Они обнаружили, что независимо от того, как они начинают, обычная материя и размытая темная материя быстро находят равновесие, причем два вида материи смешиваются вместе, образуя большое стабильное ядро, окруженное облаком темной материи.
Исследователи отметили, что это послужило бы идеальным представлением галактического ядра, которое содержит более высокие, но не слишком высокие, плотности обычной материи. Это первый шаг к подтверждению ключевого предсказания модели нечеткой темной материи. Однако предстоит еще много работы. Следующий шаг — построить еще более реалистичные симуляции роста и эволюции галактик, отслеживая, как нечеткая темная материя и темные звезды, которые она создает, влияют на их локальную среду. Затем мы можем взять эти результаты и сравнить с наблюдениями, чтобы увидеть, стоит ли исследовать эту идею еще больше.
