Астрономія

Вчені змоделювали гало темної матерії з найменшими масами

Dr Sownak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University / phys.org

Dr Sownak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University / phys.org

Дослідники створили симуляцію, яка дозволила їм вивчити найменші з гало темної матерії, в яких не можуть утворюватися зірки та галактики. Виявилося, що внутрішня будова гало майже однакова та не залежить від розмірів структури. Вчені сподіваються, що у майбутньому найменші гало вдасться зафіксувати завдяки гамма-випромінюванню, що виділяється всередині них. Стаття про це доступна у журналі Nature.

Що таке гало темної матерії?

Всесвіт складається приблизно з 27 відсотків темної матерії, а решта в основному на не менш загадкову темну енергію. Звичайна речовина, з якої складаються планети та зірки, становить лише п’ять відсотків усієї матерії Всесвіту. Темна матерія не взаємодіє зі світлом. Її можна зафіксувати лише через гравітаційний вплив, який вона чинить на світло та інші речовини.

Галактики утворюються і зростають, коли газ охолоджується і конденсується в центрі величезних скупчень темної матерії — так званих гало. Астрономи можуть робити висновки про структуру великих гало темної матерії за властивостями галактик і газу в них. Найбільші гало містять величезні скупчення сотень яскравих галактик, маса яких у 1000 трильйонів разів більше, ніж маса Сонця. Однак вчені не мають прямої інформації про менші гало темної матерії, які занадто малі, щоб містити галактику. Вважається, що найменші мають таку ж саму масу, як і Земля. Їх можна вивчити лише шляхом моделювання еволюції Всесвіту.

Що зробили вчені?

Дослідники провели моделювання за допомогою суперкомп’ютера Cosmology Machine. Масштабуючи віртуальний Всесвіт, вони змогли вивчити структуру гало темної матерії в діапазоні від маси Землі до великого скупчення галактик. Виявилося, що гало будь-яких розмірів мають дуже подібну внутрішню структуру. Вони надзвичайно щільні в центрі та розсіяні у зовнішніх областях. Очікується, що найменші гало темної матерії містять значну частку всієї темної матерії у Всесвіті, але вони залишаться в основному порожніми протягом усього часу свого існування, тому що зірки та галактики утворюються лише в гало, які в мільйон разів перевищують масу Сонця.

Чи можна буде дослідити такі гало не за допомогою симуляції?

Частинки темної матерії можуть стикатися з античастинками поблизу центру гало, де, згідно з деякими теоріями, вони перетворюються у спалах енергійного гамма-випромінювання. Отримані результати означають, що ці дуже малі гало можна буде ідентифікувати в майбутніх спостереженнях за випромінюванням, яке буде видавати їхню присутність.