6.1K
Исследователи из Университета Рутгерса (США) предполагают, что невидимые частицы темной материи, окружающие галактики, собираются в плотные образования подобно нормальному веществу, из которого возникают звезды и планеты. Эти темные сгустки могут составлять до 10% темной материи Млечного Пути. Исследование представлено в Physical Review Letters.
Без дополнительного источника массы астрономы не могут объяснить скорость движения звезд в галактиках. Наблюдения свидетельствуют о том, что вокруг каждой галактики существует сферическое «гало» невидимых массивных частиц темной материи. Но гало может быть только частью истории.
«Мы действительно не знаем, как ведет себя темная материя в меньших масштабах. Внутри ореола могут скрываться более сложные структуры», – рассказывает физик-теоретик Мэтью Бакли, соавтор исследования.
Чтобы испытать гравитационный коллапс, темная материя должна иметь возможность терять энергию, замедляя частицы. В нормальной материи эта потеря происходит через электромагнитные взаимодействия, но WIMP – гипотетическая слабовзаимодействующая массивная частица и главный кандидат на роль основного компонента темной материи – не может терять энергию таким способом.
В своей работе ученые предположили, что темная материя является упрощенной версией нормальной материи и состоит из двух типов заряженных частиц – темного протона и темного электрона. Эти частицы будут взаимодействовать посредством темного электромагнетизма, например, образуя темные атомы и излучая энергию в виде темных фотонов, аналогов частиц света.
Исследователи обнаружили, что небольшие облака такой темной материи могут сжиматься, а большие, сопоставимые по массе с Млечным Путем, – нет, так как обладают слишком большой энергией и не могут от нее избавиться. Рассмотрев диапазон масс для гипотетических частиц, физики-теоретики также смогли рассчитать количество и размеры комков темной материи, которые могут плавать по нашей и другим галактикам.
«Темная материя не может схлопнуться до размера звезды. Прежде чем комки станут настолько маленькими, они достигнут точки, в которой перестанут терять энергию. Поэтому протяженность такого образования может составлять сотни световых лет, но не исключены объекты размером с Солнечную систему. Обнаружение необъяснимых гравитационных воздействий на звезды позволит определить, заполнены ли галактики сгустками темной материи», – заключил Мэтью Бакли.