Физики выяснили, почему скрытая сила темной материи тормозит рост галактик
Физики выяснили, что дополнительная сила притяжения между частицами темной материи тормозит рост космических структур. Раньше ученые предполагали обратное: если частицы притягиваются сильнее, они должны активнее объединяться в плотные скопления.
Темная материя составляет около 27% массы всей Вселенной и не поглощает свет. Ученые узнают о ее присутствии только по гравитационному притяжению, которое удерживает галактики вместе и формирует космическую паутину из нитей и пустот. До недавнего времени астрофизики считали, что темная материя контактирует с обычным веществом и сама с собой исключительно посредством гравитации.
Исследователи из Института теоретической физики Периметр опубликовали в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics работу о скрытых силах во Вселенной. Марко Коста, Сирил Крек-Сарбиновский, Оливье Симон и Захари Вайнер проанализировали теоретические модели, где частицы темной материи притягиваются друг к другу через дополнительную дальнодействующую силу.
Логика подсказывает, что дополнительное притяжение должно ускорять слипание частиц в плотные структуры на локальном уровне. Однако вместе с этим процессом по мере расширения Вселенной частицы темной материи начинают терять массу. Снижение массы приводит к тому, что усиленное слипание оставляет гораздо меньший гравитационный след на космическом фоне.
Ученые отслеживают эти гравитационные следы через реликтовое излучение. Оно представляет собой световой отпечаток ранней Вселенной, который образовался через 380 тысяч лет после Большого взрыва, когда пространство стало прозрачным. По неоднородностям этого излучения астрофизики восстанавливают картину распределения массы в космосе. Оказалось, что потеря массы полностью перекрывает эффект усиленного притяжения, и в итоге дополнительная сила подавляет образование космических структур.
Физик Захари Вайнер объясняет этот парадокс тем, что процессы во Вселенной часто противоречат интуитивным ожиданиям. Ученые активно проверяют подобные гипотезы, поскольку современные точные наблюдения показывают расхождения с классическими теориями. Данные о скорости расширения Вселенной и росте галактических структур не до конца сходятся в рамках стандартной космологической модели.
Открытый физиками механизм помогает точнее интерпретировать информацию от современных обсерваторий. В частности, телескоп проекта DESI в Аризоне сейчас составляет трехмерную карту распределения галактик для детального изучения темной энергии. Результаты исследования Института Периметр напрямую применимы для анализа этих данных и помогают физикам лучше очертить физические свойства темной материи.
Фото Pixabay
Самое популярное
