Не смотря на то, что тёмная материя составляет 85% всей материи во Вселенной, мы не можем её обнаружить, так как она практически ни с чем не взаимодействует. Зафиксировать её присутствие можно только через гравитационное воздействие, которое она оказывает на свет и другую материю. Что ещё хуже, попытки непосредственно обнаружить тёмную материю на Земле до сих пор не увенчались успехом.
Тем не менее, мы узнали о ней несколько фактов. Например, она образует гало вокруг галактик, составляющие большую часть их массы. Правда, нерешённых вопросов куда больше. Для того, чтобы искать ответы на них, астрономы разрабатывают компьютерные модели тёмной материи и сравнивают их результаты с наблюдениями, чтобы постоянно их уточнять. В итоге, это должно привести и к пониманию того, как непосредственно зафиксировать её.
Недавно команда из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики провела детальное моделирование тёмной материи, и это дало некоторые удивительные результаты. Следует отметить, что точность любого моделирования тёмной материи зависит от предположений, которые делаются в отношении её свойств, то есть астрофизики работают методом перебора всех возможных вариантов. В данном случае команда предположила, что тёмная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMPs) с массой, примерно в 100 раз превышающей массу протона.
Подобные компьютерные симуляции с WIMPs проводились и раньше, но это было крайне высокое разрешение, имитирующее особенности тёмной материи в масштабе, как минимум, скоплений галактик. В этой симуляции тёмная материя формировала гало вокруг галактик, точно так же, как мы наблюдаем. Но интересно, что гало также развивались на всех массовых масштабах, от небольших планетарных, до галактических и массивных гало вокруг скоплений галактик.
Главное, что все эти гало имеют сходную структуру — наиболее плотные к центру и более разреженные по краям. Планетарные гало слишком малы для того, чтобы оказывать гравитационное воздействие на свет, но зато именно они могли бы рассказать нам о том, как тёмная материя взаимодействует сама с собой. Одна из идей о ней заключается в том, что при столкновении частиц тёмной материи они испускают гамма-излучение, что согласуется с фиксируемым его избытком. В этой конкретной модели бóльшая часть гамма-излучения, производимого тёмной материей, исходит от меньших гало.
Поскольку масштаб гало будет влиять на энергетический спектр гамма-лучей, эта модель даёт конкретные прогнозы относительно их избытка, который мы должны увидеть как в Млечном Пути, так и в других галактиках. Если дальнейшие исследования подтвердят результаты этого моделирования, мы приблизимся ещё на один шаг к пониманию того, что же это за сила окутывает всё вокруг, удерживая вместе целые галактики.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.