Исследование показало, что темная материя может взаимодействовать с обычной материей за пределами гравитации

Simulation of dark matter and regular matter.

Причина, по которой мы называем темную материю темной, не в том, что это какой-то теневой материал. Это потому, что темная материя не взаимодействует со светом.

Разница незначительная, но важная. Обычная материя может быть темной, потому что поглощает свет. Именно поэтому, например, мы можем видеть тень молекулярных облаков на фоне рассеянных звезд Млечного Пути. Это возможно, потому что свет и материя имеют способ соединения.

Свет — это электромагнитная волна, а атомы содержат электрически заряженные электроны и протоны, поэтому материя может излучать, поглощать и рассеивать свет. Темная материя не имеет электрического заряда. У нее нет возможности соединиться со светом, поэтому, когда свет и темная материя встречаются, они просто проходят друг через друга.

Все наши наблюдения показывают, что темная материя и свет имеют только общую гравитацию.

Когда темная материя сгруппирована, например, вокруг галактики, ее гравитационное притяжение может отклонять свет. Благодаря этому мы можем составить карту распределения темной материи во Вселенной, наблюдая, как свет гравитационно линзируется вокруг нее.

Мы также знаем, что темная и обычная материя взаимодействуют гравитационно. Притяжение темной материи заставляет галактики собираться в сверхскопления.

Но остается вопрос без ответа: является ли темная и обычная материя только размах > взаимодействуют гравитационно. Если бы атом и частица темной материи пересеклись, действительно ли они просто прошли бы друг через друга?

Поскольку мы не наблюдали непосредственно частицы темной материи, мы можем только предполагать, но большинство моделей темной материи утверждают, что гравитация – это только общая связь со светом и обычной материей. Темная и обычная материя сгущаются друг вокруг друга, но они не сталкиваются и не сливаются, как межзвездные облака.

Но новое исследование предполагает, что эти два явления действуют взаимодействие, которое может раскрыть тонкие аспекты загадочного вещества.

В исследовании рассматриваются шесть ультратусклых карликовых галактик, или UFD. Это галактики-спутники вблизи Млечного Пути, в которых, кажется, гораздо меньше звезд, чем можно предположить по их массе.

Это потому, что они в основном состоят из темной материи. Если обычная и темная материя взаимодействуют только гравитационно, то распределение звезд в этих маленьких галактиках должно подчиняться определенной закономерности. Если темная и обычная материя взаимодействуют напрямую, то это распределение будет искажено.

Чтобы проверить это, команда провела компьютерное моделирование обоих сценариев. Они обнаружили, что в невзаимодействующей модели распределение звезд должно стать более плотным в центре UFD и более размытым по краям.

Во взаимодействующей модели распределение звезд должно быть более равномерным. Когда они сравнили эти модели с наблюдениями шести галактик, они обнаружили, что взаимодействующая модель подходит немного лучше.

Сравнение невзаимодействующей и взаимодействующей темной материи. (Габриэль Перес)

Похоже, что темная и обычная материя взаимодействуют способами, выходящим за рамки их гравитационного притяжения.

Недостаточно данных, чтобы определить точную природу взаимодействия, но сам факт существования какого-либо взаимодействия является сюрпризом.

Это означает, что наши традиционные модели темной материи, по крайней мере, частично неверны. Это также может указать путь к новым методам непосредственного обнаружения темной материи. Со временем мы, возможно, наконец разгадаем тайну этого темного, но не совсем невидимого материала.

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.