Новая теория темной материи. Китайские физики разгадали сразу несколько космических тайн

На протяжении десятилетий ученые опирались на модель «холодной темной материи» для объяснения эволюции Вселенной. Однако современные сверхточные телескопы выявили ряд особенностей, которые стандартная концепция объяснить не в состоянии: например, низкую концентрацию темной материи в центрах карликовых галактик и неожиданно плотные ее скопления, зафиксированные благодаря сильному гравитационному линзированию.

Физики из обсерватории Пурпурной горы Китайской академии наук (КАН) предположили, что у этих противоречивых явлений есть общее объяснение. Согласно их новой теории, опубликованной в журнале Science Bulletin, темная материя состоит не из одного типа частиц, а как минимум из двух — более тяжелых и более легких. Помимо гравитационного взаимодействия, эти частицы могут непосредственно сталкиваться друг с другом, что приводит к процессу «массовой сегрегации».

Благодаря компьютерному моделированию с высоким разрешением группа исследователей (Данэн Ян, И-Чжун Фань, Сиюань Хоу и Юэ-Лин Смин Цай) выяснила, что более тяжелые частицы постепенно дрейфуют к центрам галактик, тогда как более легкие со временем рассеиваются. Такое поведение напоминает процессы в звездных скоплениях, где массивные звезды мигрируют внутрь, а менее массивные удаляются от центра.

В карликовых галактиках этот процесс приводит к формированию ядер с низкой плотностью в центре. В то же время в более крупных и сложных системах гало темной материи становятся более компактными, образуя плотные структуры, способные усиливать свет от далеких фоновых галактик и создавать эффект сильного гравитационного линзирования. Новая модель доказывает, что темная материя обладает гораздо более сложными внутренними свойствами, чем считалось ранее. Будущие космические обзоры помогут окончательно проверить эту теорию с помощью природных «космических увеличительных стекол».