4.4K
Большую часть Вселенной составляет темная материя, не подлежащая непосредственному наблюдению. В результатах исследования, опубликованных в журнале Nature, международная научная группа использовала суперкомпьютеры в Китае и Европе для увеличения масштаба типичной области виртуальной вселенной с помощью совершенно беспрецедентного фактора, эквивалентного тому, который необходим для распознавания блох на поверхности полной Луны. Это позволило команде сделать подробные снимки сотен виртуальных ореолов темной материи от самых больших до самых маленьких, ожидаемых в реальной Вселенной.
Темная материя играет важную роль в космической эволюции. Галактики росли по мере охлаждения и конденсации газа в центре огромных сгустков темной материи, так называемых ореолов или гало. Сами ореолы сопротивляются общему расширению Вселенной за счет собственной гравитации. Астрономы могут сделать вывод о структуре больших гало темной материи по свойствам галактик и газа внутри них, но у них нет информации об ореолах, которые могут быть слишком маленькими, чтобы содержать галактику.
Самые большие гало темной материи в современной Вселенной содержат огромные скопления галактик. Их свойства хорошо изучены, и они весят в квадриллион раз больше, чем наше Солнце. С другой стороны, неизвестны массы мельчайших ореолов темной материи. Теория темной материи, лежащая в основе новой модели, предполагает, что их масса может быть сравнима с массой Земли. Таких маленьких гало было бы чрезвычайно много, и они содержали бы значительную часть всей темной материи во Вселенной, но они оставались бы темными на протяжении всей космической истории, потому что звезды и галактики растут в ореолах, по крайней мере, в миллион раз более массивных, чем Солнце.
Исследователям потребовалось пять лет, чтобы разработать, протестировать и реализовать свой «космический зум». Это позволило им изучить структуру гало темной материи всех масс от земной до больших скоплений галактик, то есть на 20 порядках масс.
«Удивительно, но мы обнаружили, что все ореолы имеют очень похожую внутреннюю структуру: они очень плотные в центре, становятся все более диффузными наружу, а более мелкие сгустки вращаются по орбите во внешних областях. Без масштабной линейки почти невозможно отличить изображение гало темной материи массивной галактики от ореола с массой меньше солнечной. И это прямо противоположно предыдущим догадкам», – сообщил Саймон Уайт из Института астрофизики Макса Планка (Германия).
Результат исследования имеет потенциальное практическое применение. Частицы темной материи могут сталкиваться около центров ореолов и могут, согласно некоторым теориям, аннигилировать во всплеске энергетического (гамма) излучения. Новое моделирование масштабирования позволяет ученым рассчитать ожидаемое количество радиации для ореолов разной массы. Большая часть этого излучения может исходить от гало темной материи, слишком маленького, чтобы содержать звезды.
В будущем гамма-обсерватории смогут регистрировать это излучение, делая небольшие объекты «видимыми». Это подтвердило бы предполагаемую природу темной материи, которая в конце концов может оказаться не совсем темной!