Темна матерія може взаємодіяти зі звичайною матерією за межами гравітації

Причина, чому ми називаємо темну матерію темною, полягає не в тому, що це якийсь тіньовий матеріал. Це тому, що темна матерія не взаємодіє зі світлом. Різниця незначна, але важлива. Звичайна речовина може бути темною, оскільки вона поглинає світло. Ось чому, наприклад, ми можемо побачити тінь молекулярних хмар на тлі розсіяних зірок Чумацького Шляху. Це можливо тому, що світло і матерія мають спосіб зв’язку.

Світло — це електромагнітна хвиля, і атоми містять електрично заряджені електрони та протони, тому речовина може випромінювати, поглинати та розсіювати світло. Темна матерія не заряджена електрикою. Вона не має способу з’єднатися зі світлом, і тому, коли світла і темна матерія зустрічаються, вони просто проходять одна крізь одну.

Усі наші спостереження свідчать про те, що темна матерія та світло мають спільну гравітацію.

Наприклад, коли темна матерія скупчена навколо галактики, її гравітаційне тяжіння може відхиляти світло. Завдяки цьому ми можемо відобразити розподіл темної матерії у Всесвіті, спостерігаючи за тим, як світло гравітаційно лінзується навколо неї. Ми також знаємо, що темна і звичайна матерія гравітаційно взаємодіють. Потяг темної матерії змушує галактики збиратися разом у надскупчення.

Але питання без відповіді полягає в тому, чи взаємодіють темна і звичайна матерія лише гравітаційно. Якби атом і частинка темної матерії перетнулися, вони справді просто пройшли б одна крізь одну?

Оскільки ми безпосередньо не спостерігали частинки темної матерії, ми можемо лише припускати, але більшість моделей темної матерії стверджують, що гравітація є єдиним загальним зв’язком зі світлою та звичайною матерією. Темна і звичайна матерія скупчуються одна навколо одної, але вони не стикаються і не зливаються, як міжзоряні хмари.

Але нове дослідження показує, що вони взаємодіють, що може виявити тонкі аспекти загадкової речі. Дослідження розглядає шість ультраслабких карликових галактик, або UFD. Це галактики-супутники поблизу Чумацького Шляху, які, здається, мають набагато менше зірок, ніж їх маса.

Це тому, що вони в основному складаються з темної матерії. Якщо звичайна і темна матерія взаємодіють лише гравітаційно, то розподіл зірок у цих малих галактиках має відбуватися за певною схемою. Якщо темна і звичайна матерія взаємодіють безпосередньо, цей розподіл буде спотвореним.

Щоб перевірити це, команда провела комп’ютерне моделювання обох сценаріїв. Вони виявили, що в невзаємодіючій моделі розподіл зірок має стати більш щільним у центрі UFD і більш дифузним по краях. У моделі взаємодії розподіл зірок має бути більш рівномірним. Коли вони порівняли ці моделі зі спостереженнями шести галактик, вони виявили, що взаємодіюча модель трохи краще підходить.

Таким чином, здається, що темна і звичайна матерія взаємодіють не тільки через гравітаційне тяжіння. Недостатньо даних, щоб визначити точну природу взаємодії, але той факт, що будь-яка взаємодія взагалі є, є несподіванкою.

Це означає, що наші традиційні моделі темної матерії принаймні частково неправильні. Це також може вказати шлях до нових методів безпосереднього виявлення темної матерії. З часом ми можемо нарешті розгадати таємницю цього темного, але не зовсім невидимого матеріалу. Ця стаття була спочатку опублікована Universe Today.