При исследовании темной материи ученым приходится сталкиваться с очень важным условием: как изучать нечто невидимое, но при этом составляющее 85% от массы всего остального? Один из очевидных современных методов — использовать компьютерные симуляции. Несколько лет назад специалистам из Гарварда удалось получить необычные результаты во время запуска одной из таких программ.
Считается, что темная материя собирается вместе, образуя семена скоплений галактик. Она также часто образует ореолы вокруг галактик, составляющие большую часть их массы. Согласно одной из самых распространенных теорий, темная материя состоит из элементарных частиц со слабым взаимодействием (WIMP) с массой в 100 раз больше чем у протона.
Но есть еще много нерешенных вопросов о темной материи, поэтому астрономы часто разрабатывают новые модели, сравнивая наблюдения для проверки их точности. Во время запуска симуляции WIMP исследователи настроили высокое разрешение, что позволило получить интересные выводы.
В этой симуляции темная материя формируется в ореолах не только вокруг галактик. Но интересно, что было обнаружено, что эффект гало развивался на всех крупных масштабах, от небольших гало планетарной массы до гало вокруг скоплений галактик. Они имеют сходную структуру с уплотнением к центру, рассеиваясь по краям. Тот факт, что это происходит на всех уровнях, делает эту особенность явной характеристикой темной материи.
Гало малого масштаба слишком малы, чтобы их можно было обнаружить через гравитационное воздействие на лучи света, но они могли бы рассказать нам о том, как темная материя взаимодействует сама с собой. Существует теория, что при столкновении частицы темной материи испускают гамма-излучение. Некоторые наблюдения намекают на избыток гамма-излучения, исходящего из центра нашей галактики, что может быть вызвано темной материей.
Поскольку масштаб гало будет влиять на энергетический спектр гамма-лучей, эта модель дает конкретные предсказания об избытке гамма-лучей, который мы должны увидеть как в Млечном Пути, так и в других галактиках.
Темная материя остается одной из самых больших нерешенных проблем в современной астрономии. Физики пытаются найти способ непосредственно наблюдать ее, но пока этого не удалось, эксперименты с компьютерным моделированием — самый мощный из доступных инструментов для изучения этого вещества.
Еще очень интересные данные про темную материю можно почитать здесь.