Астрономы показали, как выглядит темная материя
Как изучать что-то невидимое? Это проблема, с которой сталкиваются астрономы, исследующие темную материю.
Хотя темная материя составляет 85 процентов от всей материи во Вселенной, она не взаимодействует со светом. Его можно увидеть только через гравитационное влияние, которое она оказывает на свет и другие вещества. Попытки непосредственно обнаружить темную материю на Земле до сих пор не увенчались успехом.
Несмотря на неуловимость темной материи, мы узнали о ней несколько вещей.
Мы знаем, что здесь она просто темная, а еще холодная. В результате частицы слипаются, образуя зародыши скоплений галактик. Она также часто образует ореолы вокруг галактик, составляя большую часть массы галактики.
Тем не менее, много вопросов о темной материи остается без ответа, поэтому астрономы часто разрабатывают новые модели темной материи, сравнивая их с результатами наблюдений, чтобы проверить точность.
Один из способов сделать это — сложное компьютерное моделирование.
Недавно команда ученых из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики провела детальное моделирование космоса из темной материи и дала несколько удивительных результатов.
Точность любого моделирования темной материи зависит от ваших предположений о темной материи. В этом случае команда предположила, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) с массой примерно в 100 раз больше, чем у протона.
Слабо взаимодействующие массивные частицы — одна из самых популярных теорий о составе темной материи. Подобное компьютерное моделирование темной материи WIMP проводилось и раньше.
В моделировании темная материя образовалась в гало вокруг галактик, как мы и наблюдаем. Но что интересно, было обнаружено, что гало также развивались во всех масштабах масс, от небольших гало масс планеты до гало галактик и массивных гало, которые образуются вокруг скоплений галактик.
Эти ореолы имеют аналогичную структуру, где они наиболее плотные к центру, становясь более размытыми по краям. Тот факт, что это происходит во всех масштабах, делает это явной особенностью темной материи.
Хотя мелкомасштабные гало слишком малы, чтобы их можно было обнаружить по гравитационному влиянию на свет, они могут рассказать нам о том, как темная материя взаимодействует с самой собой. Одна из идей состоит в том, что когда частицы темной материи сталкиваются, они испускают гамма-излучение.
Некоторые наблюдения гамма-излучения намекают на избыток гамма-излучения, исходящий из центра нашей галактики, что может быть вызвано темной материей. В этой конкретной модели большая часть гамма-излучения, создаваемого темной материей, будет исходить от меньших гало.
Темная материя остается одной из самых больших нерешенных проблем современной астрономии.
Хотя мы хотели бы обнаружить ее напрямую, пока это не произойдет, такие симуляции являются одним из наших самых мощных инструментов для изучения темной материи.
Эта статья опубликована Universe Today.
Источники: Фото: (J. Wang/S. Bose/Center for Astrophysics)
