Темна матерія, незважаючи на це, неможлива для зображення в телескоп і далеко не повністю зрозуміла.
Найглибші таємниці темної матерії пов’язані з її природою та поведінкою. Переважаючою ідеєю щодо темної матерії є теорія холодної темної матерії (CDM), яка стверджує, що темна матерія складається з низькошвидкісних частинок, які не взаємодіють одна з одною. Це мислення обговорювалося, і воно знову обговорюється. Під керівництвом астрофізика Хай Бо Ю команда дослідників з Університету Каліфорнії Ріверсайд придумала альтернативну ідею, яка пояснює екстремальні явища, коли холодна темна матерія не працює так добре.
Вважається, що галактики та скупчення галактик оточені гало темної матерії. На одному кінці дискусії знаходяться галактичні гало темної матерії, які занадто щільні, щоб бути сумісними з CDM, а на іншому кінці галактичні гало темної матерії, які занадто дифузні для CDM, щоб зрозуміти. Натомість Ю та його колеги припускають, що якась темна сила (вибачте, шанувальники Зоряних воєн – ні в сила) змушує частинки темної матерії стикатися одна з одною. Це самовзаємодіюча темна матерія, або SIDM.
Ідея взаємодії невидимих частинок, відштовхуючи одна одну і назовні в дифузній короні, або ближче одна до одної і всередину в щільній короні, може бути тим, що ми шукали в темряві. Але по-перше, чому темну матерію переважно вважають холодною?
Загублений у темряві
Темна матерія є «темною», оскільки її взаємодія з видимою речовиною та електромагнітним випромінюванням або слабка, або взагалі відсутня. Жодне світло не може висвітлити його, оскільки він не здатний значно взаємодіяти з будь-яким типом електромагнітного випромінювання. Причина, по якій темну матерію називають «холодною», принаймні згідно з теорією холодної темної матерії, полягає в тому, що повільні частинки, як вважають, рухаються набагато повільніше, ніж швидкість світла.
CDM залишається стандартною моделлю для темної матерії, оскільки вона служить для створення та підтримки космічних структур, таких як галактики. Якби темна матерія була холодною, вона могла б збиратися та агрегувати легше, ніж якби подорожувала крізь космічний вакуум, що було б у випадку, якби вся темна матерія була «гарячою» або складалася з більш легких частинок, що рухаються з високою швидкістю. Гарячі частинки темної матерії будуть надто швидкими, щоб утворювати структури протягом тривалого періоду часу, і можуть сплющити будь-які існуючі структури, з якими вони стикаються. Тепла темна матерія знаходиться десь між холодною та гарячою.
Скільки типів темної матерії насправді існує, невідомо. Деякі вчені наполягають на тому, що вся темна матерія холодна, тоді як інші стверджують, що існує більше ніж один тип.
Хоча CDM не говорить, що ця невидима матерія абсолютно нерухома, вона не дозволяє багатьом частинкам темної матерії зіткнутися. Ось де на допомогу приходить SIDM.
Проливай більше світла
Хоча гаряча і тепла темна матерія були поза межами їхнього дослідження, Ю та його команда перевірили, чи може SIDM пояснити один аспект холодної темної матерії, який насправді не працює: йому важко пояснити дуже щільні, дуже дифузні ореоли темної матерії.
“В [diffuse scenario]Взаємодії передають тепло від зовнішніх до внутрішніх областей корони, зменшуючи центральну щільність; В [dense scenario]«Напрямок теплового потоку змінюється, і внутрішня корона стає щільнішою, ніж її аналог CDM», — йдеться в заяві. Стеді Нещодавно його опублікували в The Astrophysical Journal Letters.
Ультрадифузні галактики UDG є особливо тьмяними карликовими галактиками, оскільки їхні зірки розкидані далеко одна від одної. Зореутворюючий газ розподілений надто мало, щоб створити багато нових зірок. Гало темної матерії ультрадифузної галактики сягає набагато далі, ніж у звичайної карликової галактики, чого не повинно статися з частинками, які не стикаються, запропонованими CDM – частинки, які не взаємодіють, будуть ближче одна до одної та створюватимуть щільнішу гало з коротшим діапазоном. SIDM дозволяє частинкам стикатися та передавати тепло, а результуюче розширення темної матерії може пояснити, чому ці ореоли такі поширені.
Другий сценарій стосується ореолів темної матерії, які настільки щільні, що впливають на гравітаційне лінзування. Ці щільні гало містять достатню кількість темної матерії, щоб викривляти простір-час так, щоб світло, що проходить через цю область простору, також викривлялося. Через ці збурення об’єкт за лінзоподібною галактикою збільшується, хоча часто дещо спотворено. SIDM також підтримує концентрації темної матерії, достатні для впливу на гравітаційне лінзування, оскільки частинки, що стикаються, повинні бути здатні вказувати як всередину, так і назовні. Частинки, які стикаються одна з одною, збільшують щільність корони, і їх рій може утворити величезний міхур темної матерії, який створює гравітаційне лінзування.
Багато в чому ми все ще не знаємо про темну матерію. Поки не буде способу виявити їх безпосередньо, нам доведеться покладатися на теоретичну роботу, щоб побачити, чи можуть такі ідеї, як SIDM, бути корисними. Можливо, одного дня ми матимемо метод прямого виявлення, який нарешті проллє світло на таємниці темної матерії.
Листи астрофізичного журналу2023. Digital ID: 10.3847/2041-8213/ad0e09
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
