Тёмная материя может сталкиваться сама с собой: новое объяснение гигантского скопления галактик
В семи миллиардах световых лет от Земли находится необычное скопление галактик. Оно состоит из двух сталкивающихся областей, чья суммарная масса превышает два квадриллиона масс Солнца. Из-за размеров астрономы прозвали его Эль-Гордо, что означает «толстяк». Необычность в том, что для той эпохи Вселенной оно чрезвычайно велико. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.
Эль-Гордо настолько удивляет учёных, что некоторые считают его контрпримером к стандартной космологической модели. Сложно объяснить, как холодная тёмная материя в инфляционной Вселенной могла так быстро породить гигантское скопление. Новое исследование предлагает объяснение через самовзаимодействующую тёмную материю.
Тёмная материя составляет основную массу космоса, но почти не взаимодействует со светом и обычным веществом. Ключевой вопрос — может ли она взаимодействовать сама с собой. Популярная точка зрения гласит, что нет: наблюдения показывают, что тёмная материя холодная, то есть её частицы обладают малой кинетической энергией. Если бы частицы сталкивались, они оставались бы тёплыми.
Авторы работы, опубликованной в The Astrophysical Journal, предлагают модель с двумя состояниями тёмной материи — основным и возбуждённым. Большинство взаимодействий остаются упругими, как у обычного вещества, но при нужной энергии столкновение переводит частицу в возбуждённое состояние, забирая кинетическую энергию. Это позволяет частицам одновременно группироваться и остывать.
N-телесные симуляции сталкивающихся областей Эль-Гордо показали, что двухсостоятельная модель с упругими и неупругими столкновениями лучше всего соответствует наблюдениям. Она превосходит модели без взаимодействия и с только упругими столкновениями. Однако остаётся неопределённость в точной массе скопления и скорости столкновения: если масса окажется на нижней границе диапазона, модель не подойдёт. Пока это возможное решение, а не окончательное. Прямых наблюдений частиц тёмной материи нет, поэтому все варианты остаются открытыми.
