Исследователям потребовалось пять лет, чтобы разработать, протестировать и реализовать свой «космический зум».
Большая часть Вселенной состоит из темной материи, которая не может быть непосредственно наблюдаема. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, международная исследовательская группа использовала суперкомпьютеры в Китае и Европе, чтобы увеличить типичную область виртуальной вселенной с совершенно беспрецедентным фактором, равным тому, который необходим для обнаружения блох на поверхности полнолуния. Это позволило команде сделать подробные изображения сотен виртуальных ореолов темной материи от самого большого до самого маленького ожидаемого в реальной вселенной.
Темная материя играет важную роль в космической эволюции. Галактики росли по мере того, как газ остывал и конденсировался в центре гигантских сгустков темной материи, называемых ореолами или гало. Сами ореолы сопротивляются общему расширению Вселенной из-за своей собственной гравитации. Астрономы могут вывести структуру больших ореолов темной материи из свойств галактик и газа в них, но у них нет информации о ореолах, которые могут быть слишком малы, чтобы содержать галактику.
Самые большие ореолы темной материи в современной Вселенной содержат огромные скопления галактик. Их свойства хорошо поняты, и они весят в триллион раз больше, чем наше Солнце. С другой стороны, массы крошечных ореолов темной материи неизвестны. Теория темной материи, лежащая в основе новой модели, предполагает, что ее массу можно сравнить с массой Земли. Такие маленькие ореолы были бы чрезвычайно многочисленны, и они содержали бы значительную часть всей темной материи во Вселенной, но они оставались бы темными на протяжении всей космической истории, потому что звезды и галактики растут в ореоле, по крайней мере, в миллион раз массивнее Солнца.
Исследователям потребовалось пять лет, чтобы разработать, протестировать и реализовать свой "космический зум". Это позволило им изучить строение ореола темной материи всех масс от Земли до больших скоплений галактик, то есть при 20 массивах масс.
Удивительно, обнаружили, что все ореолы имеют очень похожую внутреннюю структуру: они очень плотны в центре, становятся более диффузными наружу, а меньшие комки вращаются во внешних областях. Без масштабной линейки почти невозможно отличить изображение ореола темной материи массивной галактики от ореола с массой меньше, чем у Солнца. И это прямо противоположно предыдущим догадкам.
Результат исследования имеет возможное практическое применение. Частицы темной материи могут сталкиваться вблизи центров ореолов и, согласно некоторым теориям, могут уничтожать излучение в энергетическом веществе (гамма). Новое моделирование масштабирования позволяет ученым рассчитать ожидаемое количество излучения для ореолов различных масс. Большая часть этого излучения может исходить из темной материи, которая слишком мала, чтобы содержать звезды.
В будущем гамма-лучевые обсерватории могут регистрировать это излучение и делать небольшие объекты "видимыми". Это подтвердило бы предполагаемую природу темной материи, которая, в конце концов, не может быть совсем темной!
