Это невозможно: темная материя ведет себя не так, как предполагали ученые

Стандартная космологическая модель, описывающая эволюцию Вселенной, называется модель Лямбда-CDM. Ключевой частью модели является то, что темная материя холодная и ее частицы не могут сталкиваться друг с другом. Но новое исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, бросает вызов главной космологической модели. Ученые считают, что темная материя может взаимодействовать сама с собой и этим можно объяснить существование аномального скопления галактик, которого не должно существовать, пишет Phys.

На расстоянии 7 миллиардов световых лет от нас находится странное скопление галактик под названием "Эль Гордо". Оно состоит из двух субскоплений галактик, которые сталкиваются друг с другом со скоростью в несколько миллионов километров в час, а их суммарная масса превышает 2 квадриллиона масс Солнца. Но согласно текущим представлениям о Вселенной это скопление галактик слишком большое для данного этапа истории космоса, то есть 7 миллиардов лет назад.

Его просто не должно существовать, ведь скопление галактик противоречит стандартной космологической модели. Трудно объяснить, как в рамках модели, предполагающей, что темная материя является холодной, мог относительно быстро возникнуть такой огромный объект. Авторы нового исследования считают, что это можно объяснить тем, что частицы темной материи могут взаимодействовать между собой.

Напоминаем, что темная материя занимает большую часть Вселенной, но она не взаимодействует со светом и вступает во взаимодействие с обычной материей только с помощью гравитации. Согласно текущим моделям темной матери, ее частицы не могут взаимодействовать сами с собой, ведь она холодная, то есть ее частицы обладают незначительной кинетической энергией. Если бы частицы темной материи могли сталкиваться друг с другом, они бы нагревались.

Но ученые предполагают, что модель самовзаимодействующей темной материи может объяснить появление такого скопления галактик, как "Эль Гордо".

Авторы исследования предлагают модель, в которой взаимодействие темной материи происходит в двух состояниях. В рамках этой двухуровневой модели большинство взаимодействий частиц темной материи являются упругими. Однако при определенном уровне энергии столкновение может перевести частицу темной материи в возбужденное состояние, что приводит к потере кинетической энергии в ходе столкновения. В результате частицы темной материи могут одновременно объединяться в скопления и охлаждаться. И эта модель лучше всего соответствует наблюдаемым данным, полученным при изучении "Эль Гордо".

Обычная материя взаимодействует преимущественно посредством упругих столкновений. Например, молекулы воздуха в комнате отскакивают друг от друга, почти не теряя энергии, благодаря чему в помещении сохраняется постоянная температура. Если бы столкновения были неупругими, с потерей энергии, то воздух в комнате очень быстро стал бы холодным.

Пока ученые не обнаружат частицы темной материи напрямую, нельзя исключать самые разные сценарии того, как может вести себя это загадочное вещество, которое помогает создавать галактик и скопления галактик. Как показывает данное исследование, темная материя может вести себя совершенно иначе, чем предполагают текущие теории.

Другие новости науки

• В космосе обнаружен источник аномального излучения: первый подобный объект в Млечном Пути.