Почти сто лет тайна темной материи остается ключевой проблемой космологии. Невидимая глазу, но ощутимая своей гравитацией, она определяет форму галактик и масштабную структуру космоса. Ученые из Институт теоретической физики «Периметр» предлагают взглянуть на специфический вид темной материи — самовзаимодействующую темную материю (SIDM) — и ее влияние на развитие галактических структур, пишет ScienceDaily.
Самовзаимодействующая темная материя отличается способностью частиц взаимодействовать друг с другом, оставаясь изолированной от обычной материи (барионного вещества). Такие столкновения приводят к перераспределению энергии, вызывая уплотнения и концентрации темной материи вокруг галактик, известных как гало темной материи.
Свойства SIDM инициируют явление, известное как гравитермальная нестабильность. Этот эффект обусловливает медленное накопление тепловой энергии и рост плотности в центральной части гало темной материи. По мере оттока энергии к периферии ядро становится все более горячим и компактным, приближаясь к критическому состоянию коллапса.
Традиционные методы моделирования сталкиваются с проблемами при описании динамики гало темной материи. Одни подходы хорошо подходят для случаев редких столкновений, другие — для плотной среды с частыми столкновениями. Но промежуточные случаи остаются слабо изученными. Разработанный Джимом Гурианом и Саймоном Мэем новый вычислительный код под названием KISS-SIDM объединяет лучшие стороны существующих подходов, сокращая затраты ресурсов и увеличивая точность результатов. Код доступен для свободного использования другими учеными.
«Раньше, если вы хотели проверить различные параметры самовзаимодействующей темной материи, вам приходилось либо использовать сильно упрощенную модель жидкости, либо отправляться в скопление галактик, что требует больших вычислительных затрат. Новый код работает быстрее, и вы можете запустить его на своем ноутбуке», — подчеркивает Гуриан.
Создатели нового инструмента убеждены, что он станет важным толчком для изучения темной материи, позволяя детально исследовать ее экстремальные состояния и последствия таких явлений, как коллапс центральных областей гало. Ожидается, что дальнейшие научные достижения откроют новые горизонты понимания важнейших тайн мироздания, включая происхождение черных дыр и базовые принципы формирования космических структур.
Ранее ученые перенесли подледный океан Энцелада в лабораторные условия. Подробнее об этом рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.